Projekt 18622/01

Entwicklung und Optimierung eines kombinierten unterirdischen Reinigungs- und Versickerungssystems für Regenwasser

Projektträger

HydroCon GmbH
Thietorstr. 23
31785 Hameln
Telefon: 0251/9801140

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die unterirdische Versickerung der Regenwasserabflüsse von befestigen Flächen stellt durch wassergefährdende Inhaltsstoffe insbesondere von Metalldächern, Verkehrsflächen und industriell und gewerblich genutzten Flächen (Schwermetalle wie Blei, Kupfer, Zink und Cadmium; Kohlenwasserstoffe) eine potenzielle Gefährdung der Schutzgüter Boden und Grundwasser dar, da die Stoffe nicht wie bei der Passage einer belebten Bodenzone zurückgehalten werden. Aus diesem Grund entwickelte die HydroCon GmbH in Zusammenarbeit mit der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) ein kostengünstiges, wartungsfreundliches und umweltverträgliches Reinigungssystem, welches die abgespülten Stoffe von allen relevanten Herkunftsflächen aus dem Regenwasser wirkungsvoll entfernt.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas System besteht aus einem Beton-Filterschacht mit einer nachgeschalteten Rohrrigole aus einem Beton-Teilsickerrohr. Der Regenwasserabfluss wird gereinigt und die wassergefährdenden Inhaltsstoffe werden durch die verfahrenstechnischen Grundoperationen Sedimentation, Filtration, Adsorption und chemische Fällung aus dem Regenwasser entfernt, bevor das so gereinigte Wasser in Richtung des Grundwassers versickert wird. Im Sediment und im zentralen Filterelement des Schachtes liegen die Stoffe in einer konzentrierten Form vor und können entsorgt werden.
Mit Modellversuchen (Maßstab 1:10, 1:2) wurde die Abtrennung von Partikeln im Schacht untersucht und die konstruktiven Details des Schachtes wurden optimiert.
Die Filterelemente wurden mit Säulenversuchen untersucht und optimiert. Hierbei wurden verschiedene Filterelemente für die unterschiedlichen Einsatzbereiche (Metalldach- oder Verkehrsflächen) entwickelt.
Im Anschluss wurde in einer großtechnischen Versuchsanlage ein System, bestehend aus einem Schacht und einer Rohrrigole im Maßstab 1:1, sowohl bei hohen hydraulischen und stofflichen Belastungen als auch im Langzeitverhalten auf die Reinigungsleistung untersucht und weiter verbessert.
An einem real eingebauten Versickerungssystem in München wird die tatsächliche Reinigungsleistung im Feldversuch über einen Zeitraum von insgesamt zwei Jahren an einem Kupferdach ermittelt.


Ergebnisse und Diskussion

Das System ist aus Beton-Fertigteilen in Anlehnung an DIN 4034-1 ausgeführt. Ein modularer Aufbau ermöglicht den Einsatz unter vielfältigen Rahmenbedingungen. Die Elemente werden mit zugelassenen Dichtsystemen gegeneinander abgedichtet und vor Inbetriebnahme mit einem verschärften Verfahren zur Abnahme von Kleinkläranlagen geprüft.
Die zentralen Filterelemente, bestehend aus verschiedenen Formkörpern (Beton-Formkörper, epoxydharzgebundener Formkörper), teilweise mit ergänzenden Füllmaterialien, wurden in Laborversuchen in Säulen vergleichend analysiert und bewertet. Dazu wurden sie mit synthetischen, schwermetallversetzten Regenwasserabflüssen von Dachflächen bis zum Durchbruch beschickt. Für zinkbelastetes Wasser ist eine Pufferung durch karbonathaltige Filter oder Filterfüllungen von großer Bedeutung, da bei höheren pH-Werten Zinkkarbonate und -hydroxide ausfallen, die entweder im Filterelement direkt oder in den obersten Zentimetern des Rigolenfüllmaterials der nachgeschalteten Rohrrigole herausgefiltert werden. Für Kupferdächer eignen sich am besten epoxydharzgebundene Filterelemente mit Filterfüllungen, die ein hohes Reinigungsvermögen wie granulierte Eisenhydroxide oder Eisenschlamm aufweisen. Auf diese Weise konnten die besten Filterelemente unter Laborbedingungen ermittelt werden.
In halbtechnischen Versuchen wurden die konstruktiven Details der Schachtbauwerke optimiert. In einem Schacht im Maßstab 1:2 wurden das Reinigungsvermögen des Gesamtschachtes inklusive Filterelement für Partikel ermittelt, da diese die weiteren Teile der Versickerungsanlage zusetzen können und einen Großteil der partikulär gebundenen Inhaltsstoffe enthalten. Die Trennschärfe des untersuchten Filterelements liegt bei etwa 50 mm. Filterelemente mit feineren Poren erntfernen auch feinste Partikel (Trübstoffe) aus dem Regenwasserabfluss, haben aber eine geringere Durchflussleistung, so dass eine geringere Abflussfläche angeschlossen werden kann.
An zwei Beispielabflüssen von einer industriellen Lagerfläche und einem Sportplatz wurde das Reinigungsvermögen des Filterschachtes ermittelt. Dazu wurde ein Schlamm dieser Flächen über den Schacht geleitet. Das Reinigungsvermögen für die Partikel lag über 95 %. Die Schwermetalle Kupfer, Blei und Zink wurden mit Effektivitäten zwischen 50 % und 80 % aus dem Wasser entfernt, bei den Mineralölen lag das Reinigungsvermögen bei 96 %.
Im großtechnischen Maßstab wurde das Gesamtsystem inklusive einer Rohrrigole für Verkehrsflächenabflüsse und für Zinkdachabflüsse untersucht. Hier wurden effektive Reinigungsleistungen des Gesamtsystems von mehr als 90 % für alle Inhaltsstoffe ermittelt. Da die stattfindenden Prozesse im Versuch nur ungenügend nachgebildet werden konnten, ist das Reinigungsvermögen in der Realität wesentlich höher als bei den Versuchen in kleinerem Maßstab. Dies zeigt sich bei der großtechnischen Versuchsanlage und bei den Versuchen in der Realität. Die Laborversuche ermöglichen aber einen guten Vergleich zwischen verschiedenen Filterelementen.
Als Fazit lässt sich feststellen, dass das Gesamtsystem alle untersuchten Inhaltsstoffe mit Effektivitäten von über 90 % aus dem Regenwasserabfluss entfernen kann. Damit ist eine unterirdische Versickerung ohne Probleme unter ökologischen Gesichtspunkten durchführbar.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ergebnisse der Untersuchungen wurden zunächst auf Tagungen und Konferenzen der Fachöffentlichkeit vorgestellt. Über die Akquisition durch Vertriebspartner werden die Anlagen in den Markt gebracht. Veröffentlichungen in Fachzeitschriften sowie den Publikationsorganen der Fachverbände folgen. Als Abschluss sollen die Ergebnisse weiterhin auf einem Workshop zugänglich gemacht werden. Alle Ergebnisse sind auf der Internetseite der HydroCon GmbH (www.hydrocon.de) nachzulesen. Hier ist ei-ne Software zur Planung und Bemessung der Anlagen frei verfügbar, die auch technische Zeichnungen und Ausschreibungstexte enthält. Das Produkt erhielt 2005 den Forschungs-Transferpreis der WWU.


Fazit

lässt sich feststellen, dass das Gesamtsystem alle untersuchten Inhaltsstoffe mit Effektivitäten von über 90 % aus dem Regenwasserabfluss entfernen kann. Damit ist eine unterirdische Versickerung ohne Probleme unter ökologischen Gesichtspunkten durchführbar.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ergebnisse der Untersuchungen wurden zunächst auf Tagungen und Konferenzen der Fachöffentlichkeit vorgestellt. Über die Akquisition durch Vertriebspartner werden die Anlagen in den Markt gebracht. Veröffentlichungen in Fachzeitschriften sowie den Publikationsorganen der Fachverbände folgen. Als Abschluss sollen die Ergebnisse weiterhin auf einem Workshop zugänglich gemacht werden. Alle Ergebnisse sind auf der Internetseite der HydroCon GmbH (www.hydrocon.de) nachzulesen. Hier ist ei-ne Software zur Planung und Bemessung der Anlagen frei verfügbar, die auch technische Zeichnungen und Ausschreibungstexte enthält. Das Produkt erhielt 2005 den Forschungs-Transferpreis der WWU.


Fazit

Das neuartige System zur Reinigung und Versickerung von Regenwasser zeigte in den Untersuchungen ein hohes Reinigungsvermögen gegenüber wassergefährdenden Inhaltsstoffen mit Wirkungsgraden von in der Regel mehr als 90 %. Damit ist eine Versickerung auch problematischer Regenwasserabflüsse ohne eine Gefährdung von Boden und Grundwasser möglich. Durch den modularen Aufbau ist das Anwendungsgebiet sehr groß. Auch unter Kostengesichtspunkten stellt die Anlagen eine gute Alternative zu Versickerungsanlagen ohne Behandlungsstufe dar. Wartung und Reinigung sind einfach zu handhaben; der Anfall an zu entsorgenden Schlämmen im Sedimentfang ist gering.

Übersicht

Fördersumme

147.134,00 €

Förderzeitraum

02.12.2002 - 02.12.2004

Bundesland

Niedersachsen

Schlagwörter

Ressourcenschonung
Umwelttechnik