Verbesserung der Feststoffabscheidung in dezentralen Systemen zur Behandlung des von Verkehrsflächen abfließenden Niederschlagswassers

Förderung: Land NRW
Kooperation: Stadtentwässerung Höxter GmbH
Projektlaufzeit: 2013-2017
Projektleitung: Fachgebiet Wassertechnologie

Hintergrund

Die durch das Landeswassergesetz NRW (§51a) und den Runderlass des Ministeriums für Umwelt, Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz vom 18.05.1998 für das Land NRW geforderte ortsnahe Einleitung oder Versickerung von Niederschlagswasser bedingt bei stofflich als belastet einzustufenden Abflüssen von Verkehrsflächen die Notwendigkeit einer Vorbehandlungsstufe.

Zielsetzung

Ziel des Projektes war es, durch ein neuartiges dezentrales Absetzsystem die Schadstofffracht bei der Ableitung belasteten Niederschlagswassers von Verkehrsflächen signifikant zu reduzieren. Dies sollte einerseits durch die Vergrößerung der wirksamen Trennfläche sowie die Vergleichmäßigung der Durchströmung und somit über eine Verbesserung der Abscheidung feiner Partikel, welche den überwiegenden Anteil der Gesamtfracht tragen, erreicht werden. Andererseits sollte der Austrag bereits abgeschiedener Feststoffe bei sehr hohen Niederschlagsintensitäten, der so genannte Selbstreinigungseffekt, weitgehend unterbunden werden.

Ergebnisse

Im Rahmen des Vorhabens wurden vier Prototypen eines neuartigen dezentralen Absetzsystems entwickelt. Die Grundidee dabei war, die Abscheidung durch eine Vergrößerung der wirksamen Klärfläche zu verbessern. Zu diesem Zweck wurden zwei verschiedene Plattenabscheider, ein Schirmabscheider und ein Röhrenabscheider gebaut, die sich in einen herkömmlichen Schacht einsetzen lassen.

Die Prototypen wurden zunächst am Prüfstand im Wasserbaulabor der Hochschule OWL getestet. Dabei ergaben sich Gesamtabscheidegrade von 75-89% nach der DIBt-Methode und 52-70% nach dem selbst entwickelten HS-OWL Verfahren. Vergleichend wurden auch vier kommerzielle Systeme, zwei Absetz- und zwei Filtersysteme, nach dem HS-OWL Verfahren getestet. Bei ihnen ergaben sich Gesamtabscheidegrade von 58-73%. Auf der Basis der Testergebnisse wurden die beiden Prüfmethoden kritisch diskutiert.

Der am besten geeignete Prototyp wurde dann ein Jahr lang an einem Standort eingesetzt, an dem der Abfluss einer Bundesstraße mit rund 12.000 Fahrzeugen pro Tag zu behandeln war. Im Jahresverlauf betrug der Straßenabfluss am Standort 230 m3, der durch eine Simulation mit Hilfe des KOSIM-Modells gut nachgebildet werden konnte. Nur 16 m3 entsprechend 7% der Wassermenge mussten bei Starkregen durch den Bypass des Systems abgeleitet werden.

Aus dem Zu- und Ablauf des Abscheiders wurden mengenproportionale Proben zu Wochenmischproben vereinigt. Nach jeweils 6 Monaten wurde auch das gebildete Sediment entnommen und analysiert. Über das ganze Jahr hinweg ergaben sich mittlere Abscheidegrade von 30% für den Parameter AFS, 12% für Kupfer, 31% für Zink, 13% für Nickel und 16% für Blei. Mit Ausnahme von Zink und Nickel waren die Bilanzreste klein, d.h. die Wiederfindung für Feststoffe insgesamt sowie für Kupfer und Blei im Sediment war gut.

Der selbst entwickelte Abscheider weist gegenüber anderen Systemen eine Reihe von Vorteilen bei Betrieb und Wartung auf. Vor einer Umsetzung des Konzeptes in ein technisches Produkt wäre es jedoch notwendig, noch konstruktive Änderungen vorzunehmen. Danach sollte der Abscheider von seinen Leistungen her gleichwertig mit bereits auf dem Markt befindlichen Systemen sein.

 Literatur

Fettig, J., Pick, V. und Liebe, H.: Particle separation from road runoff by a decentralised lamella system – laboratory tests and experiences in the field. Wat. Sci. Tech. 75 (2017) 9, 2056-2063.

Die Projektbeschreibung kann hier heruntergeladen werden.