Untersuchungen der Wirksamkeit von dezentralen … · 2020. 2. 5. · Budavinci Ersatz des...

FG Siedlungswasserwirtschaft

Untersuchungen der Wirksamkeit von

dezentralen Reinigungstechniken für

Straßenabläufe - Projekt im Berliner Umweltentlastungsprogramm UEPII/2

Matthias Barjenbruch, Paul Kober

TU Berlin, FG Siedlungswasserwirtschaft, Sekr. TIB 1B 16

Gustav-Meyer-Allee 25, D - 13355 Berlin

Tel.: +49 / (0) 30 / 314 72246; Fax: +49 / (0) 30 / 314 72248

e-mail: matthias.barjenbruch@tu-berlin.de

FG Siedlungswasserwirtschaft

Ziel der Regenwasserbewirtschaftung Rechtliche Vorgaben

§ 54 Abs. 2 WHG (1.3.2010)

Niederschlagswasser soll ortsnah versickert, verrieselt

werden

oder direkt (eingeleitet werden)

oder über eine Kanalisation ohne Vermischung mit

Schmutzwasser in ein Gewässer eingeleitet werden,

soweit dem weder wasserrechtliche noch sonstige öffentlich-

rechtliche Vorschriften noch wasserwirtschaftliche Belange

entgegenstehen.

Ergebnis: Neubau von Mischsystemen nicht mehr zugelassen!

FG Siedlungswasserwirtschaft

Mittlere Konzentrationen chemischer Parameter im

Entlastungsstrom der Misch- und Trennsysteme in NRW

[nach Stein, R. (2008):

Ablauf KA

27 mg/l

9 mg/l

0,72 mg/l

<10 mg/l

FG Siedlungswasserwirtschaft

Elemente der Niederschlagswasserbehandlung

im Trennsystem

Stützung der lokalen Wasserbilanz

Regenwassernutzung

Zentrale/Dezentrale Versickerung

Verdunstung über Gründach, Fassade oder Teich

Zentrale Maßnahmen der Niederschlagswasserbehandlung Regenrückhaltebecken (RRB)

– vorwiegend nur hydraulische Wirkung

Regenklärbecken (RKB) – mit und ohne Dauerstau

Retentionsbodenfilter (RBF) – Zweistufig: Vorstufe (Sedimentation/Schwimmstoffe) und einem Filterbecken

Abscheideanlagen nach RiStWag

Nachrüstung bestehender Becken – Lamellenabscheider

– technische Filteranlagen

Neue Sonderformen (z.B. mit Zeolithen, Zero-valentes Eisen)

Semizentrale und dezentrale Niederschlagswasserbehandlung

FG Siedlungswasserwirtschaft

Bestand an zentralen Regenwasserbehandlungs-

anlagen in Deutschland nach DESTATIS vom 2.5.2013

Brombach, H., Weiß, G. (2013)

658 l/E

FG Siedlungswasserwirtschaft

Regenklärbecken

Abgeleitete Gesamtrückhaltewirkung von Regenklärbecken in

% unter Einrechnung des Beckenüberlaufs

Abb.: pbs Planungsbüro Schumacher

[Werker, H., et al. (2010)

FG Siedlungswasserwirtschaft

Spezifische Nettobaukosten von RKB in

Massivbauweise (Preisstand: Ende 2007)

Feldhaus, Klein

FG Siedlungswasserwirtschaft

Regenklärbecken

[Grüning, H. (2010)]

FG Siedlungswasserwirtschaft

Retentionsbodenfilter

FG Siedlungswasserwirtschaft

Bodenfilter Biesdorfer Baggersee [BWB]

FG Siedlungswasserwirtschaft

Retentionsbodenfilter im Trennsystem

[Grotehusmann, D., Kasting, U. (2002): Vergleich der

Reinigungsleistung von Retentionsbodenfiltern und

Versickeranlagen an Bundesfernstraßen, Schlussbericht zum

BASt Forschungsprojekt FE-Nr. 05.141/2005/GRB,

Ingenieurgesellschaft für Stadthydrologie mbH, Hannover]

• Berliner Wasserbetriebe

betreiben 15 RBF in Berlin

• 11 an Stadtautobahn

• 4 an Siedlungsgebiets-

flächen (Biesdorf,

Adlershof, Halensee,

Blankenburg)

FG Siedlungswasserwirtschaft

Retentionsbodenfilter im Trennsystem

[Werker, H., Twardon, J., Schmitz, S., Wehming, U., Hofmann, J., Alt,

K., Ellerhorst, S., Ingenhaag, S., Bosseler, B., Brennerscheidt, C.,

Loos, S., Togler, R., Overfeld, H., Treunert, E., Schmitt, T., Scheidt,

C., Dierschke, M. und Welker, A. (2010): Dezentrale

Niederschlagswasserbehandlung in Trennsystemen - Umsetzung

des Trennerlasses. Abschlussbericht im Auftrag des MKULNV NRW.]

Zusammenstellung der Zahlenwerte zur Wirksamkeit von Retentionsbodenfiltern

(stoffliche Wirkungsgrade in %) aus Messprogrammen mit Niederschlagsabflüssen im

Trennsystem bzw. mit Straßenabflüssen

FG Siedlungswasserwirtschaft

Spezifische Nettobaukosten von RBF

(Preisstand: Ende 2000)

Feldhaus, Klein

FG Siedlungswasserwirtschaft

Varianten zur zentralen Behandlung des

Straßenoberflächenwassers nach RAS-Ew

Lange. G. (2007)

FG Siedlungswasserwirtschaft

Lamellenabscheider Fennsee Gesamtdurchsatz 1.500 l/s

Andritschke

FG Siedlungswasserwirtschaft

Dezentrale Niederschlagswasserbehandlung

Niederschlagsabfluss eines Gebietes wird direkt am Entstehungsort behandelt

im Nahbereich der abflussbildenden Flächen

keine Vermischung mit dem NW-Abfluss angrenzender Flachen.

Vorteile:

Kleine dezentrale oder semizentrale Anlagen nur für das behandlungsbedürftige Niederschlagswasser

Höhere Konzentration effizientere Behandlung

Kleinerer Flächenbedarf

Nachrüstung im Straßenbereich möglich

Anordnung vor Zusammenführung von behandlungsbedürftigem und unbelastetem Niederschlagswasser

gezielte Reinigung der spezifischen Stoffe aus den jeweiligen Flächen möglich

Je nach den lokalen Gegebenheiten kann das Niederschlagswasser

vor Ort versickert

oder in ein ortsnahes Gewässer geleitet werden.

FG Siedlungswasserwirtschaft

Dezentrale Reinigung von Straßenabflüssen

Projektvorstellung

Projektpartner:

Kompetenzzentrum Wasser Berlin (KWB)

Ingenieurgesellschaft Prof. Dr. Sieker mbH (IPS)

Berliner Wasserbetriebe (BWB)

Berliner Stadtreinigung (BSR)

TU Berlin, FG Siedlungswasserwirtschaft (TUB)

Förderung: EU (EFRE) und dem Land Berlin (SenStadtUm)

Projektlaufzeit: 11/2012 – 09/2015

KOMPETENZ IN SACHEN REGENWASSER INGENIEURGESELLSCHAFT PROF. DR. SIEKER MBH

FG Siedlungswasserwirtschaft

Dezentrale Reinigung von Straßenabflüssen

Ziele

Erfassung der Wirkungsgrade bezüglich des Stoffrückhalts

und der hydraulischen Leistung

in situ an zwei Standorten

Prüfstand

Übertragbarkeit in situ/ Prüfstand

Ermittlung des Betriebsaufwandes und Hinweise und

Empfehlungen zum Betrieb

Schmutzfrachtsimulation zur Übertragung auf

Einzugsgebietsebene

Life Cycle Cost Assessment (LCCA)

Life Cycle Assessment (LCA)

FG Siedlungswasserwirtschaft

Dezentrale Reinigung von Straßenabflüssen

In situ Untersuchungen

In situ Tests von vier ausgewählten Reinigungssystemen in der

Clayallee und auf einem BSR-Betriebshof (Treffurter Str.)

• Messschächte zur Erfassung der Durchflussmenge und zur

automatischen Probenahme für qualitative und hydraulische

Untersuchungen (Messdaten)

• Betriebsverhalten (Betriebsdaten)

• unter Beachtung/ Anpassung der Straßenreinigungszyklen

Clayallee:

Planung: BWB, IPS; Betrieb: BSR,BWB; Probenahme: TUB

Spülwagentest

BSR-Betriebshof:

Planung: BSR, IPS; Betrieb: BSR; Probenahme: TUB

Datenmanagement: KWB

FG Siedlungswasserwirtschaft

Dezentrale Reinigung von Straßenabflüssen

Standort: Clayallee

Trennsystem, Einleitung in

Pücklerteich

31.900 Kfz/d, Schwerlast-,

Omnibusverkehr

3-streifige Straße

Auswahl von sechs

Straßenabläufen mit nahezu

identischen Einflussfaktoren

(keine Kreuzungen,

Bushaltestellen)

Pücklerteich

Clayallee

Clayallee

FG Siedlungswasserwirtschaft

Dezentrale Reinigung von Straßenabflüssen

Standort: Clayallee

• INNOLET®-G, Funke Kunststoffe GmbH

• Separationsstraßenablauf Combipoint, ACO Tiefbau Vertrieb GmbH

• Budavinci, MeierGuss Sales & Logistics GmbH & Co. KG

• Geotextil-Filtersack, Paul Schreck GmbH

• Im Vergleich zum Nassgully mit Schlammfang mit und ohne Eimer

FG Siedlungswasserwirtschaft

Dezentrale Reinigung von Straßenabflüssen

Ausgewählte Reinigungssysteme

System Einbauart Reinigungsverfahren Bemerkung

INNOLET-G Nachrüstung im

vorhandenen

Straßenablauf

Sedimentation,

Substratfilter

getauchte

Bauform, an

Berliner Nassgully

angepasst

Combipoint SSA Ersatz des

vorhandenen

Straßenablaufs

Grobschmutzeimer,

optimierte

Sedimentation

Budavinci Ersatz des

vorhandenen

Straßenablaufs

Grobschmutzeimer,

Sedimentation,

Substratfilter

DIBt-Zulassung

für kleine Anlagen

(100 m²

Anschlussfläche)

Geotextil-

Filtersack

Nachrüstung im

vorhandenen

Straßenablauf

Grobstoffeimer,

Oberflächenfilter

Hoher Austausch

Aufwand

FG Siedlungswasserwirtschaft

Dezentrale Reinigung von Straßenabflüssen Standort: BSR-Betriebshof Treffurter Straße

Stützpunkt für Reinigungsfahrzeuge und Lager für Streugut

kein Baumbestand

insgesamt 5 INNOLET® und 2 INNOLET®-G, Funke GmbH

FG Siedlungswasserwirtschaft

Dezentrale Reinigung von Straßenabflüssen

Geplante Messtechnik

sechs Messschächte (DN 1500) in der Clayallee außerhalb des

Straßenraumes, eine Null-Variante für „Zulaufproben“ (Straßenablauf

ohne Schlammfang)

ein Messschacht (DN 1500) in der Treffurter Straße

Durchflussmessung über Steckrinne und Radarsonde,

Radarsonde löst automatische Probenahme

bei einstellbarer Anstauhöhe aus

Parameter: pH, LF, AFS, CSB, P, SM, PAK, MKW

FG Siedlungswasserwirtschaft

Clayallee

• Messdauer ca.1,5 Jahre (wegen

Rückbau)

• 12 Monate regulärer Betrieb mit

Reinigungssystemen

• „Simulierte“ Ereignisse per

Saugwagen

• 6 Monate mit unterschiedlichen

Straßenreinigungsintervallen

Treffurter Straße

• Messdauer ca. 2 Jahre

• Je nach Regenereignissen ca. 12

Monate Beprobung ohne

INNOLET®-/ INNOLET®-G

• 12 Monate Beprobung mit

eingesetzten INNOLET®-/

INNOLET®-G

Dezentrale Reinigung von Straßenabflüssen

Messprogramm

FG Siedlungswasserwirtschaft

Dezentrale Reinigung von Straßenabflüssen

Prüfstand

• Prüfstand für vergleichende Untersuchungen unter definierten

Bedingungen in Anlehnung an DIBt-Verfahren

• Prüfstand soll für Anlagen mit einer maximalen Anschlussfläche

von 2.000 m² ausgelegt werden

• Maximaler Durchfluss von 20 l/s (Teilprüfung 4 bei Anlagen mit einer

Anschlussfläche von 2.000 m²)

Abbildungen: Martin Regner, TUB

FG Siedlungswasserwirtschaft

Dezentrale Reinigung von Straßenabflüssen Prüfstand Hauptkomponenten

Vorlagebehälter 20 m³

drehzahlgeregelte Kreiselpumpe

Frequenzumrichter

zwei Durchflussmessgeräte (MID)

Messrechner, Steuerung

Doppelschneckendosierer

statischer Mischer

Beschickung über beflutbare Fläche oder Rohrleitung

Probenahmevorrichtung

FG Siedlungswasserwirtschaft

Testreihen am Prüfstand

Untersuchung der hydraulischen Leistungsfähigkeit

nach Zulassungsgrundsätzen des DIBt werden folgende

Aspekte unter verschiedenen Prüfregenspenden untersucht:

Partikelrückhalt:

Millisil W4 (50 g/m² max. Anschlussfläche); ggf. andere Materialien

zusätzlich Schwimmstoffe (PE)

Rückhalt von Mineralölkohlenwasserstoffen:

Heizöl (0,68 g/m² max. Anschlussfläche)

Rückhalt von Schwermetallen: Zink, Kupfer (Labormaßstab)

………

FG Siedlungswasserwirtschaft

Dezentrale Reinigung von Straßenabflüssen

Aktueller Stand

Treffurter Straße:

• Bauvorhaben abgeschlossen

• zeitnaher Beginn der Probenahme zuerst ohne Einbau INNOLET®-/

INNOLET®-G für „Null-Variante“

Clayallee: Planung abgeschlossen, zeitnaher Beginn der Ausschreibung

Prüfstand: Planung weitestgehend abgeschlossen, Einholung von

Angeboten

FG Siedlungswasserwirtschaft

Kölner Projekt: „Dezentrale Niederschlagswasserbehandlung

in Trennsystemen - Umsetzung des Trennerlasses“

Gefördert vom Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft,

Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen und der

Bezirksregierung Köln

Stadtentwässerung Köln, AöR

Antragsteller

Stadtbetriebe Königswinter

Projektpartner

Fachhochschule Köln

Gebietsbewertungen

Grontmij Deutsche Projekt Union GmbH, Köln Praxisversuche

Hydro-Ingenieure, Düsseldorf

Projektleitung

Inst. für unterird. Infrastruktur IKT, Gelsenkirchen Laborversuche

Kommunal- und Abwasserberatung NRW GmbH

Betreiberbefragung

Technische Universität Kaiserslautern

stoffl. Betrachtungen

Projektlaufzeit: 10.07.2008 – 30.12.2010

FG Siedlungswasserwirtschaft

Kölner Projekt: „Dezentrale Niederschlagswasserbehandlung

in Trennsystemen - Umsetzung des Trennerlasses“

in situ Untersuchungen (Betriebsverhalten)

• Köln Porz-Lind, Linder Mauspfad

• Geotextil-Filtersack, Paul Schreck GmbH

• Centrifoel® duplex, Roval Umwelt Technologien Vertriebsgesellschaft mbh

• Separationsstraßenablauf Combipoint, ACO Tiefbau Vertrieb GmbH

• Innolet®, Funke Kunststoff GmbH

• Königswinter, Hauptstraße, Am Schallenbach

• 3P Hydrosystem 1000, 3 P Filtersysteme GmbH

FG Siedlungswasserwirtschaft

Ergebnisse: „Dezentrale Niederschlagswasserbehandlung in

Trennsystemen - Umsetzung des Trennerlasses“

[Werker, H., Twardon, J., Schmitz, S., Wehming, U., Hofmann, J., Alt,

K., Ellerhorst, S., Ingenhaag, S., Bosseler, B., Brennerscheidt, C.,

Loos, S., Togler, R., Overfeld, H., Treunert, E., Schmitt, T., Scheidt,

C., Dierschke, M. und Welker, A. (2010): Dezentrale

Niederschlagswasserbehandlung in Trennsystemen - Umsetzung

des Trennerlasses. Abschlussbericht im Auftrag des MKULNV NRW.]

Betriebsverhalten in situ

Anlagenbezogene Empfehlungen für Kontrolle, Reinigung und

Wartung / Austausch

FG Siedlungswasserwirtschaft

Ergebnisse: „Dezentrale Niederschlagswasserbehandlung in

Trennsystemen - Umsetzung des Trennerlasses“

Untersuchungen der Systeme nach DIBt- Kriterien am Prüfstand

des Institut für Unterirdische Infrastruktur (IKT)

Zusätzliche Untersuchung: Lamellenklärer MLK-R(20/09), Mall GmbH

[Werker, H., Twardon, J., Schmitz, S., Wehming, U., Hofmann, J., Alt, K., Ellerhorst, S., Ingenhaag, S., Bosseler, B., Brennerscheidt, C., Loos, S.,

Togler, R., Overfeld, H., Treunert, E., Schmitt, T., Scheidt, C., Dierschke, M. und Welker, A. (2010): Dezentrale Niederschlagswasserbehandlung in

Trennsystemen - Umsetzung des Trennerlasses. Abschlussbericht im Auftrag des MKULNV NRW.]

FG Siedlungswasserwirtschaft

Berliner Projekt im Vergleich

zum Kölner Projekt

Neben dem Betriebsverhalten wird auch der Stoffrückhalt in

situ getestet (Messschächte mit Geräten zur

Durchflussmessung und automatischer Probenahme)

Bewusste Entscheidung zu kleineren Systemen (direkter

Einbau in Straßenablauf/ Austausch), da geringere

Einbaukosten

Schmutzfrachtsimulation zur Übertragung auf

Einzugsgebietsebene

Life Cycle Cost Assessment (LCCA)

Life Cycle Assessment (LCA),

FG Siedlungswasserwirtschaft

Vielen Dank für Ihre

Aufmerksamkeit