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: [email protected]


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!


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


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


Bestand an zentralen Regenwasserbehandlungs-

anlagen in Deutschland nach DESTATIS vom 2.5.2013

Brombach, H., Weiß, G. (2013)

658 l/E


Regenklärbecken

Abgeleitete Gesamtrückhaltewirkung von Regenklärbecken in

% unter Einrechnung des Beckenüberlaufs

Abb.: pbs Planungsbüro Schumacher

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


Spezifische Nettobaukosten von RKB in

Massivbauweise (Preisstand: Ende 2007)

Feldhaus, Klein


Regenklärbecken

[Grüning, H. (2010)]


Retentionsbodenfilter


Bodenfilter Biesdorfer Baggersee [BWB]


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)


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


Spezifische Nettobaukosten von RBF

(Preisstand: Ende 2000)

Feldhaus, Klein


Varianten zur zentralen Behandlung des

Straßenoberflächenwassers nach RAS-Ew

Lange. G. (2007)


Lamellenabscheider Fennsee Gesamtdurchsatz 1.500 l/s

Andritschke


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.


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



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)



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



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



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



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


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



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


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


Messprogramm



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


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


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)

………



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


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


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


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


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.]


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),


Vielen Dank für Ihre

Aufmerksamkeit

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