Projekt 28940/01

Prüfverfahren für Anlagen zur dezentralen Behandlung von Niederschlagswasser im Trennverfahren im Praxisbetriebsverlauf hinsichtlich der Entfernung von Schwermetallen und Phosphor

Projektträger

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (DWA) Stabsstelle Forschung und Innovation
Theodor-Heuss-Allee 17
53773 Hennef
Telefon: +49 2242 872142

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Dezentrale Anlagen zur Niederschlagswasserbehandlung werden gegenwärtig vermehrt in Deutschland eingesetzt. Es besteht eine große Vielzahl an verschiedenen Verfahrensprinzipien, die zu völlig unterschiedlichen Reinigungsleistungen führen. Offen war bisher der reproduzierbare Nachweis der Funktionsfähigkeit und der Reinigungsleistung dieser Anlagentypen. Bisherige Forschungsvorhaben der DBU befassten sich deshalb mit der Entwicklung von Prüfverfahren für dezentrale Anlagen zur Niederschlagswasserbehandlung. Aus den Ergebnissen dieser Projekte ergaben sich neue Fragestellungen, die in diesem Vorhaben ergänzend untersucht werden sollten. Beispielsweise waren die Prüfmethodiken für bestimmte Anlagen mit einem Bypass-Prinzip noch offen. Weiterhin war die Prüfung eines dauerhaften Stoffrückhaltes noch nicht in die bestehenden Prüfverfahren integriert. Neben den in Deutschland vorwiegend betrachteten stofflichen Parametern (z. B. Feststoffe und Schwermetalle) sollten im Hinblick auf die zunehmende Internationalisierung des Absatzmarktes von solchen Anlagen auch die Vorgaben in Europa und im außereuropäischen Ausland berücksichtigt werden. Ein weiterer Schwerpunkt des Vorhabens war die versuchspraktische Umsetzung der theoretisch entwickelten Prüfmethodiken, konzentriert auf die Feststoffparameter.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Projekt wurden die folgenden theoretischen Arbeiten sowie praktischen Versuche durchgeführt:
1. Erweiterung der Prüfverfahren auf zukünftig zum Einsatz kommende Technologien: Sichtung und Bewertung der in-situ Versuchsergebnisse von Anlagen dieses Behandlungstyps; theoretische Entwicklung von Prüfverfahren, adaptiert an das jeweilige Behandlungsprinzip.
2. Überlegungen zur Prüfung der Dauerhaftigkeit von Behandlungsanlagen: Zusammenstellung aller Untersuchungsmethodiken zur Ermittlung von Standzeiten durch Befragung der Hersteller; Bewertung der Eignung dieser Methodiken; theoretische Entwicklung einer Prüfmethodik.
3. Internationalisierung Prüfverfahren
Detaillierte Recherche zu Untersuchungen von Behandlungsanlagen für Niederschlagsabflüsse im Ausland mit dem Schwerpunkt auf Laborprüfmethoden; Zusammenstellung Genehmigungs- bzw. Zulassungspraxis zur Behandlung von Niederschlagsabflüssen in Europa (z. B. England, Niederlande) sowie außereuropäischen Ländern (z. B. Australien, USA).
4. labortechnische Untersuchungen zur Prüfung des Feststoffrückhaltes; detaillierte zeitliche Analyse der Dynamik der Ablaufkonzentration.


Ergebnisse und Diskussion

Von der TU Kaiserslautern wurden weitergehende theoretische Überlegungen zur Optimierung der Prüfverfahren angestellt. Dazu wurde die Prüfbarkeit von neuen Behandlungstechniken, die ihre Wirksamkeit erst im Betrieb entwickeln (z. B. Geotextilfiltersacks), untersucht. Des Weiteren wurden Vorschläge unterbreitet, wie Bypässe aus prüfmethodischer Sicht in eine Prüfung dezentraler Anlagen zu implementie-ren sind.

In den bisherigen Prüfverfahren wird die vom Hersteller angegebene Standzeit der Behandlungsanlagen nicht explizit überprüft, da keine aussagekräftigen und reproduzierbaren Methoden zur Ermittlung vorliegen. Eine Zusammenstellung aller Untersuchungsmethoden zur Ermittlung von Standzeiten durch Befragung der Hersteller sowie Auswertung der vorhandenen Fachliteratur und Bewertung der Eignung dieser Methoden führte zu Ansätzen für die Entwicklung einer Prüfmethodik. In den meisten Fällen wurde die Kolmation als limitierender Prozess für die Standzeit identifiziert. Da für diesen Prozess keine Laborprüfmethode verfügbar und auch kaum zu entwickeln ist, wurde vorgeschlagen, den Erkenntnisstand durch Auswertung von vorhandenen Betriebsdaten sowie Durchführung von Betriebsbegehungen inkl. Messungen der hydraulischen Kennwerte zu erhöhen. Am aussagekräftigsten wären systematische Messprogramme im Feld an repräsentativen Örtlichkeiten.

Die Recherche zu internationalen Vorgaben bei der Einleitung von Niederschlagsabflüssen analog zur Situation in Deutschland ergab eine sehr unterschiedliche Datenlage. Oft sind keine nationalen Vorgaben zu finden; vielmehr werden regional spezifische Anforderungen bezogen auf die Bedingungen des Einzelfalls formuliert. Bei der Recherche in USA und Australien ist besonders auffällig, dass weitergehende Anforderungen an Nährstoffe, insbesondere Phosphor, aufgeführt werden. Daher wurden ange-passt an das Vorliegen von Phosphor im Niederschlagsabfluss (gelöst/partikulär) und an die Verfahrenstechniken möglicher Behandlungstypen erste Überlegungen zur Durchführung einer Prüfung für den Parameter Phosphor dargelegt.

Die Durchführbarkeit, insbesondere der Feststoffprüfung, wurde in begleitenden eigenen Laborarbeiten an der FH Münster bestätigt. Schwerpunkt dieser Untersuchungen war, die Probennahmestrategie für die Feststoffprüfung zu verifizieren und damit die Prüfmethodik zu optimieren. Anhand der Ergebnisse wurde vorgeschlagen, die Probennahmezeitpunkte für alle Anlagen ohne Berücksichtigung des Austauschvolumens festzulegen und sie für den Remobilisierungsversuch zeitlich enger durchzuführen. Die bisherigen Prüfdauern wurden als richtig gewählt erachtet und bestätigt.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Mit Verweis auf die Förderung durch die DBU wurden die vorläufigen Projektergebnisse auf einem Fachseminar der FH Frankfurt im Mai 2011 präsentiert. Die Endergebnisse des Forschungsvorhabens wurden auf dem 12. Kölner Kanal und Kläranlagen Kolloquium am 13. und 14. Oktober 2011 vorgestellt.


Fazit

Die durchgeführten Untersuchungen dienten der Weiterentwicklung der bestehenden Prüfverfahren zur dezentralen Behandlung von Niederschlagswasser im Trennverfahren, bezüglich der Realitätsnähe und im Sinne der Gleichbehandlung sehr unterschiedlich konzipierter Behandlungsanlagen, sind aber auch gleichermaßen wertvoll für künftige, neue Prüfverfahren.

Offen bleibt die Frage, in welcher Weise Unterschiede entstehen, wenn verschiedene Prüfinstitutionen die Prüfungen durchführen. Mit einem Vorhaben zur Verifikation sollten daher letzte offene Fragen durch vergleichende Laborversuche, auch für die bisher ausgenommenen Schwermetallprüfungen, durchgeführt werden. Weiterhin sollten erste theoretische Überlegungen für ein abgestimmtes Monitoringprotokoll zum Nachweis des Kolmationsverhaltens angestellt werden. Die Kolmation hat sich im realen Betrieb als ein wichtiger Faktor zur Bewertung der Funktionsfähigkeit von solchen Anlagen herausgestellt.

Unumgänglich erscheint daher die Verifizierung der entwickelten Prüfmethoden im technischen Maßstab in einer nachfolgenden Projektphase.