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]
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
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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)
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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