IKT Institut für Unterirdische Infrastruktur ggmbh

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1 IKT Institut für Unterirdische Infrastruktur Ermittlung der hydraulischen Leistungsfähigkeit sowie der stofflichen Reinigungsleistung einer dezentralen Niederschlagswasserbehandlungsanlage Typ Sedi -pipe XL 600/12 Auftraggeber: Fränkische Rohrwerke Gebr. Kirchner GmbH & Co KG Max-Planck-Str. 2, Schwarzheide Bearbeitung: Prüfbericht Nr.: D Datum: 23. Oktober 2012 IKT Institut für Unterirdische Infrastruktur ggmbh Exterbruch 1, Gelsenkirchen ANSPRECHPARTNER AUFTRAGGEBER: Dipl.-Ing. Dietmar Adams Tel.: +49 (0) ANSPRECHPARTNER BEARBEITUNG: Dipl.-Ing. Christoph Bennerscheidt Tel.: +49 (0) Dipl.-Ing. (FH) Sandra Loos Tel (0)

2 2 von 39 Inhaltsverzeichnis 1 Beschreibung der zu untersuchenden Anlage Hydraulische Leistungsfähigkeit und Durchlaufzeit Ermittlung des Rückhalts von Feststoffen Ermittlung des Rückhalts feinkörniger, mineralischer AFS (Parameter 1) Ermittlung des Rückhaltes grobkörniger, mineralischer, abfiltrierbarer Stoffe (Parameter 2) Ermittlung des Rückhaltes von grobkörnigen Schwebstoffen (Parameter 3 und 4) Ermittlung des Rückhaltes von Mineralölkohlenwasserstoffen Zusammenfassung der labortechnischen Untersuchungen In-situ-Untersuchungen In-situ-Untersuchungen der Sedi -pipe Anlage in Köln Erstuntersuchung Langzeituntersuchung in Betrieb Abschlussuntersuchung: Hydraulische Leistungsfähigkeit In-situ-Untersuchungen der Sedi -pipe Anlage in Oyten Literatur... 32

3 3 von 39 1 Beschreibung der zu untersuchenden Anlage Bei der zu untersuchenden Anlage handelt es sich um eine dezentrale Niederschlagswasserbehandlungsanlage (Typ: Sedi -pipe XL 600/12) der Firma Fränkische Rohrwerke Gebr. Kirchner GmbH & Co KG. Diese soll nach Herstellerangabe mittels Schwerkraft Feinstoffe aus dem Regenwasser abtrennen (Sedimentation). Dazu durchfließt das von Oberflächen abgeleitete Wasser die Anlage von einem Startschacht (1) über ein im Gegengefälle angeordnetes Sedimentationsrohr (2) zum Zielschacht (3). Um eine Remobilisierung der sedimentierten Stoffe bei stärkeren Regenereignissen zu vermeiden, ist nach Herstellerangabe im Sedimentationsrohr ein Strömungstrenner unterhalb des Kämpfers angeordnet. Leichtstoffe wie z.b. Mineralölkohlenwasserstoffe sollen über eine Tauchwand im Zielschacht zurückgehalten werden. Quelle: Fränkische Rohrwerke Gebr. Kirchner GmbH & Co. KG Abbildung 1: Längsschnitt / Grundriss Sedi -pipe XL (600/12). Startschacht Sedimentationsstrecke Zielschacht Abbildung 2: Aufgebaute Sedi -pipe (600/12) im IKT.

4 2 Hydraulische Leistungsfähigkeit und Durchlaufzeit 4 von 39 Die Prüfung der hydraulischen Leistungsfähigkeit erfolgte mit unterschiedlichen Zuflussmengen bis zum Erreichen der Leistungsfähigkeit der IKT-Prüfanlage von ca. 20 l/s. Die Zuflussmengen [l/s] werden unter Einbeziehung der vom Hersteller angegebenen angeschlossenen Fläche und angenommenen Prüfregenspenden berechnet. Als Prüfregenspenden werden in den Zulassungsgrundsätzen des DIBts Niederschlagsintensitäten von 2,5 l/(s*ha), 6,0 l/(s*ha), 25 l/(s*ha) bzw. 100 l/(s*ha) genannt [1]. Diese wurden als Grundlage zur Bestimmung der Zuflussmengen herangezogen. Unter Berücksichtigung der Leistungsgrenze der eingesetzten Prüfanlage im IKT (20 l/s) wurde vom Hersteller eine angenommene angeschlossene Fläche von m² genannt. Bei einer Regenintensität von 100 l/s*ha ergibt sich somit ein Volumenstrom von 20,0 l/s (vgl. Tabelle 1). Das Erreichen der hydraulischen Leistungsfähigkeit der Sedi -pipe XL 600/12 war unter diesen Randbedingungen nicht zu erwarten, so dass die Wasserstandsentwicklung in den beiden Schächten ausreichend durch eine Inaugenscheinnahme beurteilt werden konnte. Tabelle 1: Prüfregenspenden und Volumenströme zur Untersuchung der hydraulischen Leistungsfähigkeit. Teilprüfung [Nr.] Regenintensität [l/s*ha] Volumenstrom* 1 [l/s] 1 2,5 0,5 2 6,0 1,2 3 25,0 5, ,0 20,0 * 1 berechnet aus Multiplikation der maximal anschließbaren Fläche (2.000 m²) mit der jeweiligen Regenintensität Vor diesem Hintergrund konnte während der Teilversuche 1 4 zu keinem Zeitpunkt ein hydraulisches Versagen festgestellt werden. Die Anlage konnte Volumenströme von bis zu 20 l/s (entsprechend einer Regenintensität von 100 l/s*ha) sicher ableiten. Ermittlung der Durchlaufzeit Gemäß [1] hat die Probennahme nach Beginn der Beaufschlagung plus der rechnerischen Durchlaufzeit (Austausch des Gesamtwasservolumens) des Anlagenvolumens zu erfolgen. Hierbei wird angenommen, dass die Durchlaufzeit gleich der Zeit ist, die für den Austausch des gesamten Anlagenvolumens bei einem konstanten Wasserzufluss berechnet werden kann (rechnerische Durchlaufzeit). Tracer-Untersuchungen im Rahmen von [2] an einer semizentralen

5 5 von 39 Niederschlagswasserbehandlungsanlage haben jedoch gezeigt, dass aufgrund von Todräumen in den Niederschlagswasserbehandlungsanlagen die gemessene Durchlaufzeit von den rechnerischen Durchlaufzeiten abweichen kann. Vor diesem Hintergrund wurde zur Ermittlung des Zeitpunkts der ersten Probennahme in diesem konkreten Anwendungsfall die Durchlaufzeit mit Hilfe eines Tracerversuchs (vgl. Abbildung 3) bei einem simulierten Regenereignis von 6 l/s*ha (1,2 l/s bei 2000 m² angeschlossener Fläche) ermittelt und diese Durchlaufzeit als Zeitpunkt für die erste Probennahme gewählt. Bei dem Tracerversuch wird mit Hilfe eines Fluoreszenzspektrometers der Konzentrationsverlauf im Auslauf der Anlage ermittelt. Aufgrund des in Abbildung 4 dargestellten Konzentrationsverlaufs ergab sich die gemessen Durchlaufzeit aus der zeitlichen Differenz zwischen dem Zugabezeitpunkt und der maximalen Konzentration zu 50 Minuten. Auf Basis dieses Ergebnisses wurden dann die Durchlaufzeiten für die Regenereignisse mit 2,5 l/s*ha, 25,0 l/s*ha und 100,0 l/s*ha unter Annahmen eines linearen Zusammenhangs berechnet.. Im Vergleich dazu ergab sich für die geprüfte Sedi -Pipe-Anlage, bei einem Anlagenvolumen von Litern und einer Beschickung mit 1,2 l/s, eine rechnerische Durchlaufzeit von 85 Minuten (vgl. Formel 1). Formel 1: Ermittlung der rechnerischen Durchlaufzeit 6.134l l 1,2 s 5.111s 85min grüne Färbung durch den Tracer Uranin Zulauf in den Startschacht Abbildung 3: Grüne Färbung des Wassers im Zulaufschacht der Sedi -pipe Anlage nach der Zugabe von Uranin.

6 6 von Tracer-Versuch zur Bestimmung der Durchlaufzeit an der dezentralen Regenwasserbehandlungsanlage Typ: Sedi -pipe Sättigung des Uranins (Maximum erreicht) Zeitpunkt: 50 Minuten nach Zugabe 250 Eingestellter Durchfluss: 1,2 l/s 200 Uranin [ppb] Uranin wird im Startschacht zugegeben Zeitpunkt: 0 Minuten 0:00:00 0:05:00 Erstes Uranin kommt im Zielschacht an Zeitpunkt: 28 Minuten nach Zugabe 0:10:00 0:15:00 0:20:00 0:25:00 0:30:00 0:35:00 0:40:00 0:45:00 0:50:00 Tracer 0:55:00 1:00:00 1:05:00 1:10:00 1:15:00 1:20:00 1:25:00 1:30:00 1:35:00 1:40:00 1:45:00 1:50:00 1:55:00 2:00:00 2:05:00 2:10:00 2:15:00 2:20:00 2:25:00 2:30:00 Abbildung 4: Konzentrationsverlauf des Tracers zur Bestimmung der Durchlaufzeit. 2:35:00 2:40:00 2:45:00 Zeit [hh:mm:ss] Auf Grundlage dieser Messung wurden die Vorlaufzeiten für die einzelnen Teilprüfungen 1-3 zur Ermittlung der Reinigungsleistung von feinkörnigen, mineralischen abfiltrierbaren Stoffen sowie Mineralölkohlenwasserstoffen bis zur jeweiligen ersten Probennahme ermittelt. Zusammenfassend ergaben sich die in Tabelle 2 dargestellten Vorlaufzeiten bis zur ersten Probeentnahme für die jeweiligen Teilprüfungen. Tabelle 2: Gewählte Vorlaufzeiten der Teilprüfungen 1 bis 3 auf. Teilprüfung [Nr.] Prüfdauer [min] Rechnerische Vorlaufzeiten nach DIBT [min] Vorlaufzeit bis zur ersten Probenahme* [min] , , ,5 12 * Die Werte basieren auf der gemessenen Durchlaufzeit bei einer Beschickung mit 1,2 l/s (Teilprüfung 2). Die Vorlaufzeiten für die Teilprüfungen 1 und 3 wurden unter Annahme eines lineraren Zusammenhangs zwischen Beschickungsmengen und Durchlaufzeit berechnet. 3 Ermittlung des Rückhalts von Feststoffen Im Anschluss an die Ermittlung der hydraulischen Leistungsfähigkeit sowie der Bestimmung der Durchlaufzeit wurde in drei Schritten der Rückhalt von vier

7 7 von 39 Feststoffgruppen geprüft (4-Parameter-Modell). Hierbei wurden folgende Stoffe eingesetzt: Parameter 1: Feinkörnige, mineralische, abfiltrierbare Stoffe (AFS, MILLISIL W4). (vgl. [1]) Parameter 2: Grobkörnige, mineralische, abfiltrierbare Stoffe (AFS, Kies- Sand-Gemisch mit einer Korngrößenverteilung zwischen 0,1 mm und 4,0 mm). (vgl. [2] Parameter 3: Grobkörnige Schwebstoffe als Granulat aus PE (Polyethylen), schwimmend mit einer Dichte von ρ = 0,95 g/cm³. (vgl. [2]) Parameter 4: Grobkörnige Schwebstoffe als Granulat aus PS (Polystyrol), absinkend mit einer Dichte von ρ = 1,05 g/cm. (vgl. [2]) Im ersten Schritt wurde der Rückhalt von feinkörnigen, mineralischen, abfiltrierbaren Stoffen (AFS) ermittelt. Anschließend erfolgte die Ermittlung der Reinigungsleistung grobkörniger, mineralischer AFS (Kies-Sand-Gemisch) und im letzten Schritt wurde die Abscheideleistung von grobkörnigen Schwebstoffen (Granulat) ermittelt. Die Versuche wurden in Laborversuchen im Maßstab 1:1 durchgeführt. 3.1 Ermittlung des Rückhalts feinkörniger, mineralischer AFS (Parameter 1) In Anlehnung an die als Entwurf vorliegenden Zulassungsgrundsätze für Niederschlagswasserbehandlungsanlagen (Februar 2010) des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) [1] wurde der Rückhalt von feinkörnigen, mineralischen, abfiltrierbaren Stoffe (AFS) durch die Aufbringung eines Quarzmehls (MILLISIL W4) der Quarzwerke GmbH mit einer Jahresfracht in Höhe von 50 g/m² angeschlossener Fläche ermittelt. Die AFS wurden dem Beschickungsvolumenstrom in drei Teilprüfungen im Verhältnis 3:2:1 mittels eines Banddosierers zugegeben (vgl. Tabelle 3) und decken einen Korngrößenbereich von 0 µm bis 400 µm ab. Im Rahmen eines vierten Teilversuchs wurde untersucht, inwieweit zurückgehaltene AFS bei einem stärkeren Regenereignis von 100 l/s*ha ausgespült werden.

8 8 von 39 Tabelle 3: Versuchsparameter zur Ermittlung des Rückhaltes feinkörniger, mineralischer, abfiltrierbarer Stoffe (AFS). Teilprüfung [Nr.] Regenintensität Volumenstrom Prüfdauer Proben [l/s*ha] Quarzmehl *1 *2 [l/s] [kg] * 2 [g/l] [min] [Anzahl] 1 2,5 0,5 50,0 3, ,0 1,2 33,33 2, ,0 5,0 16,67 1, ,0 20,0 0,00 0, Summe: 100, * 1 berechnet aus Multiplikation der maximal anzuschließenden Fläche (2.000 m²) mit der jeweiligen Prüfregenspende * 2 einzuhalten mit einer maximalen Abweichung von ± 5 % [1] Zur Probeentnahme wurde ein im Auslauf der zu prüfenden Anlage installiertes Probennahmerohr verwendet. In den Teilprüfungen 1-3 wurden nach der jeweiligen Vorlaufzeit 5-mal in gleichen Abständen über die Prüfzeit verteilt Proben entnommen. Abweichend von den Zulassungsgrundsätzen des DIBt wurde zunächst eine Mischprobe von ca. 30 Liter über das Probennahmerohr in einer Wanne mit 60 Liter Fassungsvermögen gesammelt. Aus dieser so entstandenen Mischprobe wurden anschließend zwei Einzelproben (Doppelbeprobung) je Probenahme von jeweils 1 Liter durch Eintauchen einer Glasflasche bei kontinuierlicher Durchmischung entnommen. Im Rahmen von versuchsbegleitenden Untersuchungen wurde die Genauigkeit dieser Art der Probeentnahme untersucht. Für den hier zu berücksichtigenden Fall mit einem Größtkorn im Ablauf von ca. 0,063 mm (vgl. Anhang Partikelanalysen der Ablaufproben einer Sedi -pipe XL Anlage 600/12 aus einer Untersuchung des IKT nach den DIBt-Prüfbestimmungen ) liegt die Genauigkeit bei 0,5 % (Vergleich eingestellte Konzentration zu gemessener Konzentration). Die restlichen 4 Probeentnahmen wurden gleichmäßig über die Restprüfzeit verteilt durchgeführt. Bei der vierten Teilprüfung wurden insgesamt 15 Proben je 1 Liter (eine Probe pro Minute) direkt aus dem Volumenstrom über die Prüfzeit verteilt entnommen. Alle Proben wurden unmittelbar nach der Versuchsdurchführung mittels Unterdruck-Membranfiltration analysiert. Eingesetzt wurden Filter mit einer Maschenweite von 0,45 m mit einem Durchmesser von 90 mm. Die Beurteilung des Rückhalts erfolgte durch den Vergleich zwischen der zugegebenen Konzentration im Zulauf (Zugabekonzentration) und der im Ablauf ermittelten Konzentration (Auslaufkonzentration) an AFS. Zur Ermittlung der Auslaufkonzentration wurde die in den Zulassungsgrundsätzen [1] angegebene

9 9 von 39 Formel (vgl. Formel 2) zur Berechnung herangezogen. Dazu wird das während der Teilprüfungen 1 bis 3 tatsächlich eingestellte Beschickungsvolumen (V Pr,n ) mit der gemittelten Ablaufkonzentration (C n ) multipliziert. Der Ausspülversuch (Teilprüfung 4) wird in dieser Berechnungsform mit einem Faktor von 0,5 berücksichtigt. Die jeweils ermittelten Frachten (B 1-4 ) der Teilprüfungen werden anschließend zu einer Gesamtfracht B ges aufsummiert. Formel 2: Ermittlung der Ablauffracht gem. DIBt, 2010 [1]. B ges = V Pr,1 C 1 + V Pr,2 C 2 + V Pr,3 C 3 + 0,5 (V Pr,4 C 4 ) Darin bedeuten: B ges V Pr,n C n Gemittelte Ablauffracht gesamt [mg] Beschickungsvolumen der Teilprüfung [l] Gemittelte Ablaufkonzentration der Teilprüfung [mg/l] Zusätzlich zum Rückhalt feinkörniger, mineralischer, abfiltrierbarer Stoffe sollte ermittelt werden, in welchem Korngrößenbereich sich die zurückgehaltenen bzw. die nicht zurückgehaltenen Feinpartikel befinden. Dazu wurden zusätzlich zur Probeentnahme zur Ermittlung des Rückhaltes feinkörniger, mineralischer, abfiltrierbarer Stoffe (MILLISIL W4) am Anfang, in der Mitte und am Ende der jeweiligen Teilprüfungen Proben von ca. 400 ml entnommen. Anschließend wurden im Institut für Wasserbau und Siedlungswasserwirtschaft Prof. Dr.-Ing Hubertus Milke (IWS), ein In-Institut der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (HTWK Leipzig), die Korngrößenverteilungen der Einzelproben ermittelt. Die Ergebnisse sind im Anhang I als abgeschlossener Bericht dargestellt. Die während der Versuchsdurchführung eingestellten und aufgezeichneten Daten sowie die Ergebnisse der Teilprüfungen sind in Tabelle 4 aufgeführt.

10 10 von 39 Tabelle 4: Versuchsparameter und Ergebnisse der Versuche zur Ermittlung des Rückhaltes feinkörniger, mineralischer, abfiltrierbarer Stoffe. Teilprüfung 1* 1 2* 2 3* 2 4* 3 Tatsächlicher Volumenstrom [l/s] 0,5 1,2 5,1 20,0 Tatsächliche Versuchdauer [min] Volumen [l] Zugabekonzentration i. M. C E [g/l] 3,48 2,43 1,14 0,00 Auslaufkonzentration i. M. C A [g/l] 0,25 0,31 0,24 0,10 Rückhalt jeder Teilprüfung i. M. [%] 92,88 87,24 79,95 - Rückhalt der Gesamtanlage gem. Formel DIBt [%] 87,91 * 4 * 1 10 Proben * 2 10 Proben * 3 13 Proben * 4 basiert auf ungerundeten Werten C Ges,1 (( ,48) ( ,43) ( ,14) (0, ,00) = 1,73 g/l C Ges,2 (( ,25) ( ,31) ( ,24) (0, ,10) = 0,21 g/l Der rechnerische Durch ergibt sich aus dem Verhältnis zwischen Ablaufkonzentration und Zulaufkonzentration [%] zu: Durchgang 0,209 1,728 g l g l ,1% Der Rückhalt ergibt sich somit zu 100 % - 12,1 % = 87,9 % Die tatsächlichen Prüfdauern der ersten drei Teilprüfungen weichen um drei bis sechs Minuten von den Prüfdauern gem. [1] und Tabelle 3 ab, da diese um die Probenahmezeit (letzte Probenahme des jew. Teilversuchs am Versuchende) durch das Erstellen der Mischprobe verlängert wurde. Für die Teilprüfung 4 (Ausspülversuch) konnte der Volumenstrom von 20 l/s auf Grund des großen Wasservolumens, nicht über eine Versuchszeit von 15 Minuten aufrecht erhalten werden. Der Wasservorrat war bereits nach 13 Minuten erschöpft.

11 11 von 39 Die Analyse der Proben aus dem ersten Teilversuch wiesen mit Konzentrationen zwischen von 0,24 g/l bis 0,33 g/l einen deutlichen Anstieg über die Prüfdauer auf. Mit einer Steigerung des Volumenstroms in Teilprüfung 2 konnte ein ähnlicher Verlauf festgestellt werden. Die Konzentration der ersten Probe betrug 0,26 g/l und die der letzten Probe 0,33 g/l. In Teilprüfung 3 blieb die Konzentration von 0,21 g/l bis 0,24 g/l über die Versuchsdauer konstant. Beim Ausspülversuch (Teilprüfung 4) stieg die Konzentration ab der zweiten Probennahme mit einer Konzentration von 0,05 g/l bis zur 6. Probenahme auf ein Maximum von 0,20 g/l. Anschließend verringerte sich die Konzentration kontinuierlich bis auf 0,04 g/l bei der letzten Probe (Probe 13). Die Ergebnisse sind zum Einen in Tabelle 4 in tabellarischer Form und zum Anderen in Abbildung 5 als Ganglinie der Konzentrationen über die Probennahmen dargestellt. Konzentrationsverlauf der Anlaysen der Teilprüfungen 1 bis 4 Konzentration AFS [g/l] 0,38 Teilprüfung 2 (6,0 l/s*ha) 0,35 0,33 0,30 Teilprüfung 1 (2,5 l/s*ha) 0,28 0,25 Teilprüfung 3 (25 l/s*ha) 0,23 0,20 0,18 0,15 Teilprüfung 4 (Ausspülversuch 100 l/s*ha) 0,13 0,10 0,08 0,05 0,03 0, Probe [Nr.] Abbildung 5: Konzentrationsverlauf (AFS) der Teilprüfungen 1-4 über die entnommenen Proben. 3.2 Ermittlung des Rückhaltes grobkörniger, mineralischer, abfiltrierbarer Stoffe (Parameter 2) Im zweiten Schritt wurde der Rückhalt von mineralischen Grobpartikeln im Korngrößenbereich von 0,1 mm bis 4,0 mm (Kies-Sand-Gemisch) ermittelt. Dazu wurde dem Beschickungsvolumenstrom ein Gemisch aus Quarzsand (0,1 mm 0,3 mm) und Quarzkies (3,0 mm 4,0 mm) im Verhältnis von 9:1 zugegeben. Zur Bestimmung der im Auslauf der Anlage ausgespülten Masse an Grobpartikeln sowie des Größtkorns wurde der gesamte Volumenstrom über einen Siebturm aus drei Einzelsieben (0,71 mm, 0,30 mm, 0,09 mm Maschenweite) geleitet. Die Beurteilung erfolgte über einen Vergleich der zugegebenen Gesamtmasse zu der ausgespülten

12 12 von 39 Masse an Grobstoffen im Auslauf. Vor dem Hintergrund, dass grobkörnige mineralische Stoffe im Rohr als Geschiebe transportiert werden und lediglich bei starken Regenereignissen von den verschmutzten Verkehrsflächen mobilisiert werden, wurde der Rückhalt des Parameters 2 mit den beiden Beregnungsintensitäten 25 l/s*ha (Teilprüfung 3) und 100 l/s*ha Teilprüfung 4) durchgeführt. In der Teilprüfung 3 wurde die Verschmutzung zugegeben und mit der Teilprüfung 4 die Remobilisierbarkeit der zugegebenen Sand-Kies-Mischung überprüft. Tabelle 5: Parameter der Versuche zur Ermittlung des Rückhaltes grobkörniger, mineralischer Stoffe (Kies und Sand). Teilprüfung [Nr.] Regenintensität Volumenstrom Quarzkies und -sand Prüfdauer [l/s*ha] [l/s] * 1 [kg] [min] 3 25,0 5,0 100, ,0 0,0 15 * 1 berechnet aus Multiplikation der maximal anzuschließenden Fläche (2.000 m²) mit der jeweiligen Prüfregenspende Während der Versuchsdurchführung der Teilprüfungen 3 und 4 wurde lediglich eine Vernachlässigbarkeit kleine Menge (< 10 g) an grobkörnigen, mineralischen Stoffen (Kies und Sand) als Siebrückstand auf den Sieben festgestellt werden (vgl. Tabelle 6). Hieraus leitet sich ein Gesamtrückhalt von 100 % ab. Tabelle 6: Ergebnisse der Versuche zur Ermittlung des Rückhaltes grobkörniger, mineralischer Stoffe (Kies und Sand). Teilprüfung 3 4 Zugabemenge Kies und Sand [ml] 100,0 0,00 Ausgespülte Menge [ml] 0,00 0,00 Rückhalt [%] Gesamtrückhalt [%] Ermittlung des Rückhaltes von grobkörnigen Schwebstoffen (Parameter 3 und 4) Im letzten Schritt wurde der Rückhalt an nicht organischen Schwebstoffen durch die Zugabe von Kunststoffgranulaten unterschiedlicher Dichte ermittelt. Eingesetzt wurde aufschwimmendes PE-Granulat mit einer Dichte von ρ = 0,95 g/cm³ und absinkendes PS-Granulat mit einer Dichte von ρ =1,05 g/cm³. Auch hier erfolgte die Absiebung des gesamten Volumenstroms über Edelstahlsiebe (0,71 mm, 0,30 mm, 0,09 mm). Die Beurteilung erfolgte über einen Vergleich der zugegebenen Gesamtmasse zu der ausgespülten Masse an Kunststoffgranulaten im Auslauf.

13 13 von 39 Tabelle 7: Parameter der Versuche zur Ermittlung des Rückhaltes von Schwebstoffen. Teilprüfung Regenintensität Volumenstrom PE- und PS-Granulat Prüfdauer [Nr.] [l/s*ha] [l/s] * 1 [ml] [min] 3 25,0 5,0 100, ,0 0,0 15 Während der einzelnen Teilversuche konnten keine ausreichenden Mengen zur Massenbestimmung an Schwimm- und Schwebstoffen als Siebrückstand auf den Sieben festgestellt werden. Dies entspricht einem Gesamtrückhalt von 100 %. Tabelle 8: Ergebnisse der Versuche zur Ermittlung des Rückhaltes von Schwebstoffen. Teilprüfung 3 4 Zugabemenge PE- & PS Granulat [ml] 100,0 0,00 Ausgespülte Menge [ml] 0,00 0,00 Rückhalt [%] Gesamtrückhalt [%] 100 Im Anschluss an die stofflichen Untersuchungen (grobkörnige, mineralische, abfiltrierbare Stoffe (AFS) sowie grobkörnige Schwebstoffe) wurde die Anlage entleert und das Sedimentationsrohr (soweit möglich) inspiziert (vgl. Abbildung 6). 1 2

14 14 von Abbildung 6: 1 und 2: Zulaufbereich in das Sedimentationsrohr nach Abschluss der stofflichen Untersuchungen. 3: Strömungstrenner im Einlaufbereich des Sedimentationsrohres nach Abschluss der stofflichen Untersuchungen. 4: Startschacht nach Abschluss der stofflichen Untersuchungen. Anhand der Bilder in Abbildung 6 ist erkennbar, dass ein Teil des zugegebenen Quarzmehls bereits im Startschacht zurückgehalten wurde. Im Einlaufbereich des Sedimentationsrohres war deutlich sichtbar, dass sich MILLISIL zum einen unterhalb des Strömungstrenners und zum anderen im Randbereich des Strömungstrenners abgesetzt hat.

15 15 von 39 4 Ermittlung des Rückhaltes von Mineralölkohlenwasserstoffen Mit dieser Prüfung wird ermittelt, wie hoch die Menge der von der Anlage zurückgehaltenen Mineralölkohlenwasserstoffen ist. Die Prüfung erfolgt ebenfalls in Anlehnung an die Zulassungsgrundsätze für Niederschlagswasserbehandlungsanlagen (Februar 2010) des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) [1]. Aufgrund der Ergebnisse der Tracer-Untersuchungen (vgl. Abbildung 4) konnte auf eine gemessene Durchlaufzeit zurückgegriffen werden. Die hieraus berechnete 1,5-fache Prüfdauer ist jeweils kleiner als die Mindestprüfdauern. Vor diesem Hintergrund wurde die Mindestprüfdauern von 200, 80 und 20 Minuten gewählt. Beschreibung des Versuchs zur Ermittlung des Rückhaltes von Mineralölkohlenwasserstoffen (MKW) Zunächst wurde die Gesamtfracht an Mineralölkohlenwasserstoffen (MKW) in Abhängigkeit der angegebenen maximalen Anschlussfläche ermittelt. Mit einer angenommenen Jahresfracht an Kohlenwasserstoffen von 0,68 g MKW/m² [1] und einer angeschlossenen Fläche von m² ergibt dies eine aufzubringende Menge an MKW in Höhe von g. Die Prüfung wurde unter Verwendung von Heizöl EL durchgeführt. Tabelle 9: Parameter der Versuche zur Ermittlung des Rückhaltes von Mineralölkohlenwasserstoffen. Teilprüfung Regenintensität Soll-Volumenstrom Soll-MKW Soll-Prüfdauer [Nr.] [l/s*ha] [l/s] * 1 * 2 [g] * 3 in 5 min [g/l] [min] 1 2,5 0,5 453,3 3, ,0 1,2 453,3 1, ,0 5,0 453,3 0, ,0 20,0 0,000 0,0 15 Summe: * 1 berechnet aus Multiplikation der maximal anzuschließenden Fläche (2.000 m²) mit der jeweiligen Prüfregenspende * 2 einzuhalten mit einer maximalen Abweichung von ± 5 % [1] * 3 einzuhalten mit einer maximalen Abweichung von ± 2 % [1] Die Gesamtmenge an MKW von g wurde jeweils zu einem Drittel (Verhältnis 1:1:1) innerhalb der ersten fünf Minuten der drei Teilprüfungen zudosiert. Die Probeentnahme erfolgte über ein am Auslauf der zu prüfenden Behandlungsanlage montiertes Probennahmerohr. In Anlehnung an [1] wurden in den Teilprüfungen 1-3 gleichmäßig über die Prüfzeit verteilt 10-mal zwei Teilproben

16 16 von 39 à 75 ml mit einem Messzylinder aus Glas entnommen und zu zwei Mischproben zusammengefügt (Doppelbestimmung). In Teilversuch 4 wurden mit Erreichen des erforderlichen Volumenstroms 4-mal zwei Teilproben à 200 ml mit einem Messzylinder aus Glas entnommen und ebenfalls zu zwei Mischproben zusammengefügt. Die Analyse der gewonnenen Proben erfolgte im Hygiestitut Gelsenkirchen mittels H-53-Methode. Die Bestimmung des Rückhaltes der Gesamtanlage wurde analog zum Vorgehen zur Bestimmung des Rückhaltes von feinkörnigen, mineralischen, abfiltrierbaren Stoffen (AFS) unter Verwendung der Formel 1 durchgeführt. Ergebnisse der Versuche zur Ermittlung des Rückhaltes von Mineralölkohlenwasserstoffen Die während der Versuche eingestellten und aufgezeichneten Daten sowie die Gesamtergebnisse der Probenanalysen sind nachfolgend in Tabelle 10 dargestellt. Tabelle 10: Ergebnisse der Versuche zur Ermittlung des Rückhaltes von Mineralölkohlenwasserstoffen. Teilprüfung 1 * 1 2 * 1 3 * 1 4 * 1 Tatsächlicher Volumenstrom [l/s] 0,5 1,2 5,0 20,0 Tatsächliche Versuchdauer [min] Volumen [l] Zugabekonzentration i. M. C E [mg/l] 75,5 78,7 75,5 0,0 Auslaufkonzentration i. M. C A [mg/l] 0,10 *2 0,16 0,10 *2 0,23 Rückhalt jeder Teilprüfung i. M. [%] 99,9 99,8 99,9 - Rückhalt der Gesamtanlage gem. Formel DIBt [%] 99,9 * 3 * 1 2 Proben * 2 Werte unterhalb der Nachweisgrenze von 0,1 mg/l (H-53-Methode) * 3 basiert auf ungerundeten Werten Während der Durchführung der Versuche konnten keine Besonderheiten bezüglich des Betriebsverhaltens festgestellt werden. Der Rückhalt an Mineralölkohlenwasserstoffen ist über die drei Teilprüfungen konstant bei ca. 99 %. Die Anlage wurde in Anlehnung an die Zulassungsgrundsätze für Niederschlagswasserbehandlungsanlagen Teil 1 des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) bewertet (vgl. [1]). Hierdurch ergibt sich ein Rückhalt an Mineralölkohlenwasserstoffen (MKW) von 99,9 %.

17 17 von 39 5 Zusammenfassung der labortechnischen Untersuchungen Anlagenbezeichnung: Sedi -pipe XL 600/12 Hersteller: Fränkische Rohrwerke Gebr. Kirchner GmbH+Co KG Hydraulische Leistungsfähigkeit Ergebnis: : Leistungsfähigkeit >> 20,0 l/s Hydraulische Leistungsfähigkeit der zu prüfenden Anlage übersteigt die Kapazität der Prüfanlage des IKT mit 20 l/s. Stoffrückhalt bei einer angeschlossene Fläche: 2000 m² Parameter 1: Feinkörnige, mineralische abfiltrierbare Stoffe (AFS) Prüfparameter: MILLISIL W4 Korngrößenbereich 0 µm bis 400 µm Gesamtergebnis: 87,9 % Rückhalt gem. [1] Parameter 2: Grobkörnige, mineralische Stoffe (Kies und Sand) Prüfparameter: Gesamtergebnis: Kies und Sand Korngrößenbereich 0,1 mm bis 4,0 mm 100 % Rückhalt Parameter 3: Schwebstoffe Prüfparameter Gesamtergebnis: Polyethylen-Granulat ρ = 0,95 g/cm³ Polystyrol-Granulat ρ = 1,05 g/cm³ 100 % Rückhalt Parameter 4: Mineralölkohlenwasserstoffe Prüfparameter: Gesamtergebnis: Heizöl EL 99,9 % Rückhalt

18 18 von 39 6 In-situ-Untersuchungen Zu den Laborversuchen zur Ermittlung der Reinigungsleistung einer Sedi -Anlage (Typ Sedi -pipe XL 600/12) im IKT wurde eine auf dem Gelände der Universität in Köln eingebaute Sedi -pipe Anlage (Typ Sedi-pipe basic 400/6) in das Untersuchungsprogramm mit einbezogen. Ziel dieser In-situ-Untersuchungen ist die Beobachtung und Beurteilung einer eingebauten Sedi -pipe Anlage im Betrieb. Dazu wurde die Anlage einer Erstbesichtigung unterzogen und die Planungsunterlagen mit den tatsächlich vor Ort festgestellten Bedingungen verglichen. Anschließend erfolgte eine intensive Untersuchung der Anlage. Diese gliederte sich in folgende Arbeitsschritte: 1. Absaugen des in der Anlage vorhandenen Wassers mittels Saugwagen. 2. Inspektion des Start- und Zielschachtes und Messung des vorhandenen Schlammspiegels. 3. Inspektion des Sedimentationsrohres mit einer Kanalinspektionskamera. 4. Reinigung des Sedimentationsrohres mittels Hochdruckspülung. 5. Inspektion des Sedimentationsrohres mit einer Kanalinspektionskamera. 6. Inspektion der nachgeschalteten Versickerungsrigole Darüber hinaus wurde die Anlage (Start- und Zielschacht) über einen Beobachtungszeitraum von 12 Monaten regelmäßig inspiziert und der Schlammspiegel gemessen. Zusätzlich zu den In-situ-Untersuchung der Anlage in Köln konnte eine Begutachtung einer eingebauten Sedi -pipe Anlage (Typ Sedi -pipe XL 600/12) in Oyten in das Untersuchungsprogramm einbezogen werden. Diese befindet sich im Randbereich der Bundesautobahn A1, in Fahrtrichtung Hamburg vor der Abfahrt Oyten und ist Bestandteil der Autobahnentwässerung. Bei dieser Anlage erfolgte vornehmlich die Begleitung der Wartungs- und Reinigungsarbeiten durch den Betreiber der Anlage (Autobahnmeisterei). Anlehnend an das Vorgehen der Untersuchungen in Köln wurden hier folgende Arbeitsschritte durchgeführt: 1. Absaugen des in der Anlage vorhandenen Wassers mittels Saugwagen. 2. Inspektion des Start- und Zielschachtes. 3. Inspektion des Sedimentationsrohres mittels einer Kanalinspektionskamera. 4. Reinigung des Sedimentationsrohrs mittels Hochdruckspülung. 5. Inspektion des Sedimentationsrohres mit einer Kanalinspektionskamera.

19 19 von In-situ-Untersuchungen der Sedi -pipe Anlage in Köln Auf dem Gelände der Universität Köln (Biozentrum) wurde 2006 eine Sedi -pipe Anlage (Typ Sedi-pipe basic 400/6) in Betrieb genommen. An dieser sind ca m² Dach- und Parkplatzfläche angeschlossen. Das Niederschlagswasser wird im Auslauf der Sedi -pipe in dahinterliegende Füllkörper-Rigolen (Typ Rigo fill inspect ) geleitet. Laut Bemessung nach DWA-M 153 wurde ein Durchgangswert von 0,65 errechnet. An die Sedi-pipe Anlage Typ 400/6 könnten somit laut Herstellerangabe max m² befestigte Flächen angeschlossen werden. Tatsächlich sind im vorliegenden Fall m² Dach- und Hofflächen angeschlossen. Der Start- und Zielschacht haben eine Nennweite DN 500, die Sedimentationsstrecke hat eine Nennweite DN 400 und eine Länge von 6,00 m. Seit der Inbetriebnahme im Jahr 2006 fand nach Aussage des Betreibers der Anlage keine Reinigung bzw. Wartung der Anlage statt. Abbildung 7:Links: Ausschnitt aus dem Ausführungsplan; Grundriss (PLAN-NR.: K09-D230.2). Rechts: Örtliche Gegebenheiten an der Uni Köln, Biozentrum. Abbildung 8: Links und Rechts: Füllkörperrigole mit Inspektionsschacht während der Bauphase.

20 20 von Erstuntersuchung Die Erstuntersuchung fand am durch die Planungs- und Ingenieurgesellschaft Grontmij statt und wurde durch IKT-Mitarbeiter begleitet. Dazu wurden die Schachtdeckel der Anlage entfernt und der Start- und Zielschacht durch eine Inaugenscheinnahme untersucht. Im Rahmen der Untersuchungen wurde das in der Anlage vorhandene Wasser vorsichtig bis zum Erreichen des Schlammspiegels im Startschacht abgesaugt. Die Schlammspiegel im Zulauf- und Ablaufschacht wurden gemessen und die Anlage, insbesondere das Sedimentationsrohr, mit einer Kanalinspektionskamera inspiziert. Hierzu wurde eine Kanalinspektionskamera ( Schiebekamera ) über den Startschacht in das Sedimentationsrohr geführt und dieses über die Länge bis zum Zielschacht untersucht. Im Anschluss erfolgte die Reinigung mittels Saug- und Spülfahrzeug. Dazu wurde die Düse in das Sedimentationsrohr auf den Strömungstrenner geführt und dieses mittels Hochdruck gereinigt. Das in den Startschacht gespülte Sediment/Wasser-Gemisch wurde direkt abgesaugt. Im Anschluss daran wurde die Anlage erneut mittels Kanalinspektionskamera inspiziert. Zum Abschluss der Untersuchungen wurde ein Teil der am Auslauf der Sedi -pipe Anlage angeschlossenen Füllkörperrigolen inspiziert. Dazu wurde eine Kanalinspektionskamera über den Inspektionsschacht in die Füllkörperrigolen eingebracht (vgl. Abbildung 7). In Tabelle 11 sind zum einen der Start- und Zielschacht vor der Erstuntersuchung am zum anderen der Startschacht nach Absaugen des vorhandenen Wassers dargestellt. Bild 11.4 in Tabelle 11 zeigt die zur Untersuchung des Sedimentationsrohres verwendete Kanalinspektionskamera.

21 21 von 39 Tabelle 11: Fotodokumentation zur Untersuchung der Anlage in Köln Startschacht vor Beginn der Arbeiten Zielschacht vor Beginn der Arbeiten Saugschlauch Schlamm Zulauf Startschacht nach Absaugen des Wassers Kanalinspektionskamera (Schiebekamera) zur Inspektion des Sedimentationsrohres Inaugenscheinnahme und Absaugen des Wassers Nach dem Öffnen der Schachtdeckel des Start- sowie Zielschachtes war zu erkennen, dass die Anlage wie erwartet mit Wasser gefüllt war (Dauerstau). Dies bedeutet, dass die Anlage funktionsfähig bzw. dicht ist. Sowohl im Startschacht als auch im Zielschacht befanden sich zahlreiche Schwimmstoffe auf der Wasseroberfläche (Styroporkügelchen). Diese Beobachtung unterstreicht die im Labor ermittelten Ergebnissen zum Rückhalt von Schweb- und Schwimmstoffen (vgl. Tabelle 8). Dies kann als Hinweis gedeutet werden, dass Schwimmstoffe bzw. Leichtflüssigkeiten von der Anlage zurückgehalten werden können. Inwieweit sich auch Leichtflüssigkeiten in der Anlage befanden, wurde nicht untersucht. Nachdem das Wasser aus der Anlage herausgesaugt wurde, zeigte sich, dass sich im Zulaufschacht eine ca. 20 cm hohe Sedimentschicht aus Schlamm, Sand und Steinen angesammelt hatte. Dies kann als Bestätigung dafür gewertet werden, dass die Anlage seit ihrer Inbetriebnahme im Jahr 2006 nicht gereinigt wurde und ein Großteil der Sedimente vermutlich bereits während der Bauzeit der Gebäude und Verkehrflächen in die Anlage gelangt sind.

22 22 von 39 Inspektion mit Kanalinspektionskamera Anschließend wurde das Sedimentationsrohr über den Startschacht mit einer schiebbaren Kanalinspektionskamera untersucht (vgl. Fotodokumentation Tabelle 12). Es zeigte sich, dass die Sedimentationsstrecke unter- sowie oberhalb des Strömungstrenners mit Schlamm belegt war. Insbesondere im Anfangsbereich hatten sich Schlammmengen bis zu einer Höhe von ca. 15 cm oberhalb des Strömungstrenners abgelagert. Im hinteren Bereich der Sedimentationsstrecke wurde eine ca. 5 cm starke Schlammschicht oberhalb des Strömungstrenners festgestellt. Auf dem Schachtboden im Zielschacht wurde eine Sedimentschicht von ca. 5 cm festgestellt. Tabelle 12: Dokumentation der TV-Untersuchung der Anlage vor der Reinigung Startschacht (vor Reinigung) Ansicht in das Sedimentationsrohr (vor Reinigung) 12.4 Einlaufbereich Sedimentationsrohr Blickrichtung Zielschacht (vor Reinigung) 12.5 Ansicht auf Strömungstrenner im hinteren Bereich des Sedimentationsrohres

23 23 von Ansicht in den Zielschacht aus dem Sedimentationsrohr heraus Reinigung Nach der Kamerainspektion wurde die Anlage gereinigt. Dazu wurde das im Startschacht sedimentierte Material mit dem Saugschlauch eines Saug- und Spülfahrzeuges abgesaugt. Zur Reinigung des Sedimentationsrohres wurde eine Reinigungsdüse anschließend über den Startschacht auf dem Strömungstrenner bis zum Zielschacht geführt und beim Zurückziehen das Sediment zum Startschacht transportiert. Das aus dem Sedimentationsrohr in den Startschacht gespülte Material wurde direkt über den Saugschlauch des Saug- und Spülfahrzeuges abgesaugt. Nach dem ersten Reinigungsdurchgang wurde die Kanalinspektionskamera erneut in das Sedimentationsrohr eingeführt. Es war deutlich zu erkennen, dass aufgrund der großen Mengen an Sediment mehrere Spülzyklen notwendig sind um die Anlage zu reinigen. Inspektion der Sedi -pipe mit einer Kanalinspektionskamera Nach der mehrfachen Reinigung waren bei der anschließenden Kamerainspektion noch leichte Ablagerungen im unteren Bereich des Sedimentationsrohrs erkennbar (vgl. Fotodokumentation Tabelle 13). Zu- und Ablaufschacht konnten vollständig gereinigt werden. Tabelle 13: Dokumentation der TV-Untersuchung der Anlage in Köln nach der Reinigung Strömungstrenner Startschacht Einlaufbereich Sedimentationsrohr Blickrichtung Zielschacht (nach Reinigung)

24 24 von 39 Ansicht durch Strömungstrenner auf Rohrsohle im Einlaufbereich des Sedimentationsrohres Ansicht durch Strömungstrenner auf Rohrsohle im Auslaufbereich des Sedimentationsrohres Inspektion der Füllkörperrigolen mit einer Kanalinspektionskamera Im Anschluss wurde ein Teil der Füllkörperrigolen untersucht. Es zeigte sich, dass sich lediglich im Einlaufbereich eine dünne Schicht aus Sediment in den Hohlräumen im Boden der Rigolen abgesetzt hat (vgl. Fotodokumentation Tabelle 14) Im mittleren Teil der Rigolen konnten keine Ablagerungen festgestellt werden. Tabelle 14: Dokumentation der TV-Untersuchung der Füllkörperrigole. 14.1: Einlaufbereich in die Füllkörperrigole 14.2: Füllkörperrigole 14.3: Sediment unterhalb der Füllkörperrigolen

25 25 von 39 Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass sich trotz der langen Zeit in der die Anlage ohne Reinigung betrieben wurde, eine gute Sedimentation der Stoffe erfolgt ist. Bei der Überprüfung des Ablaufschachtes und der dahinter liegenden Rigole konnte festgestellt werden, dass sich Stoffe abgelagert haben. Dies ist darauf zurück zu führen, dass das zum einen der vom Hersteller empfohlene Wartungszyklus von einem Jahr um das vierfach überschritten wurde und zum anderen nach Beendigung der Bautätigkeit für das Biozentrum und dem damit verbundenem erhöhten Verschmutzungen keine Erstreinigung stattgefunden hat. Vor diesem Hintergrund lässt sich die in diesem Fall untersuchte Anlage Typ 400/6 mit einer angeschlossenen Fläche von m² als robustes System beschreiben, das auch bei scheinbar mangelnder Wartung ein hohe Betriebssicherheit für den Rückhalt der eingeleiteten Feststoffe gewährleisten kann Langzeituntersuchung in Betrieb Im Anschluss an die Reinigung und Inspektion der Anlage wurde diese über einen Beobachtungszeitraum in regelmäßigen Abständen überprüft. Bei diesen Überprüfungen wurde der Zustand der Anlage dokumentiert und der Schlammspiegel im Startschacht festgehalten. Bei den Kontrollen wurde der Schachtdeckel des Startschachtes und des Zielschachtes geöffnet. Die Schächte wurden einer Sichtkontrolle unterzogen und dies mit Bildern dokumentiert. Anschließend wurde mit Hilfe eines Schlammschichtdickenmessgerätes der Schlammspiegel im Startschacht ermittelt. Während dieser Untersuchungen wurde deutlich, dass der geplante Beobachtungszeitraum von 5 Monaten für eine aussagekräftige Beurteilung nicht ausreichend lang ist. Aus diesem Grund wurde mit dem Auftraggeber abgestimmt den Zeitraum um 7 Monate zu verlängern, dass die Anlage über einen Gesamtzeitraum von 12 Monaten beobachtet wird Abschlussuntersuchung: Nach ca. einem Jahr Betrieb wurde am eine weitere Überprüfung des Sedimentationsrohres mit Kamerabefahrung durchgeführt. Im Gegensatz zur Befahrung im Juni 2010 konnten diesmal keine Ablagerungen oberhalb des Strömungstrenners festgestellt werden. Auch die vor einem Jahr festgestellten Schwimmstoffe (Styroporkugeln) an der Rohrwandung waren nicht wieder aufgetreten. Lediglich unterhalb des Strömungstrenners befand sich im Bereich des Startschachts eine ca. 2 cm dicke Schlammschicht. Nach einem Jahr Betrieb kann auf Basis der Inaugenscheinnahme festgestellt werden, dass die auf den Dach- und Parkflächen anfallenden Feststoffe innerhalb der Sedimentationsstrecke zurück gehalten wurden. Der Ablaufschacht war frei von Schlamm oder gröberen Ablagerungen; es waren wenige Feinsedimente am Boden zu erkennen. Eine Reinigung der Anlage ist zu diesem Zeitpunkt noch nicht erforderlich.

26 26 von 39 Tabelle 15: Dokumentation der TV-Untersuchung der Sedimentationsanlage vom nach einer Betriebsdauer von ca. einem Jahr. 15.1: Sedimentationsrohr 15.2: Blick auf die Sohle des Sedimantationsrohres 15.3 Zielschacht am Ende d. Sedimentationsstrecke 15.4 Boden des Zielschachts

27 27 von 39 Tabelle 16: Dokumentation der monatlichen Kontrollen der Sedi -pipe Anlage in Köln. Datum Uhrzeit Wetter Schlammspiegel im Startschacht Bemerkung Trockenwetter ca. 20 cm Start der Untersuchungen Reinigung und Inspektion der Anlage :00 Trockenwetter 0,0 cm Kontrolle nach Reinigung :00 Regenwetter 0,0 cm Kontrolle bei Regenwetter, Zu- und Ablauf sind in Ordnung :30 Regennachlauf ca. 1,0 cm Kontrolle bei Regennachlauf. Anlage in Ordnung, leichte Sedimente im Zulaufschacht :30 Regenwetter ca. 1,0 cm Kontrolle bei Regennachlauf. Anlage in Ordnung leichte Sedimente im Zulaufschacht :30 Regennachlauf ca. 2,0 cm Kontrolle bei Regen. Anlage in Ordnung :00 Schneefall ca. 2,0 cm Kontrolle bei starken Minustemperaturen und Schnee. Eisbildung an der inneren Schachtwandung im Ablaufschacht :00 trocken Ca. 3,0 cm Die Anlage wurde mit einer Kamerabefahrung überprüft. Es waren leichte Ablagerungen im Startschacht und in der Rohrleitung zu erkennen. Eine Reinigung der Anlage ist nicht notwendig Hydraulische Leistungsfähigkeit Bei der hier untersuchten dezentralen Niederschlagswasserbehandlungsanlage erfolgt die Reinigung des zufließenden Niederschlagswassers nach dem Prinzip der Dichtetrennung. Der Einsatz eines Substratfilters (Sedi-Substrator) zum Rückhalt von gelösten Schadstoffen als weitergehende Behandlung war aufgrund der Oberflächenverhältnisse am Einsatzort nicht notwendig. Darüber hinaus wurde im Rahmen der Inaugenscheinnahmen festgestellt, dass das Sedimentationsrohr zu keinem Zeitpunkt verstopft war, was zu einer Verringerung der hydraulischen Leistungsfähigkeit hätte führen können. Weiterhin kann nach Herstellerangabe ein Regenereignis von 295 l/s*ha mit einem Volumenstrom von 70 l/s (bei m² angeschlossener Fläche) durch die untersuchte Sedi-pipe basic 400/6 geleitet werden, ohne dass ein Rückstau bis GOK auftritt.

28 28 von 39 Bei einer Überprüfung der hydraulischen Leistungsfähigkeit in Anlehnung an [2] vor Ort wird Frischwasser aus einem Hydranten mit einem Volumenstrom von bis 5 l/s durch die Niederschlagswasserbehandlungsanlage geleitet. Der Vergleich mit dem oben genannten Volumenstrom der ohne Rückstau bis zur GOK durch die Anlage geleitet werden kann verdeutlicht, dass die Überprüfung der hydraulischen Leistungsfähigkeit im konkreten Fall einen unverhältnismäßig großen Aufwand bedeutet hätte. Darüber hinaus ist aufgrund des gewählten Anlagentyps nicht mit einer kontinuierlichen Abnahme der hydraulischen Leistungsfähigkeit, z.b. durch Kolmation zu rechnen. Vor diesem Hintergrund wurde auf die Überprüfung der hydraulischen Leistungsfähigkeit vor Ort verzichtet. 6.2 In-situ-Untersuchungen der Sedi -pipe Anlage in Oyten Die zu untersuchende Anlage ist an der Bundesautobahn A1, in Fahrtrichtung Hamburg, zwischen der Fahrbahn und der Park- und Rastanlage im Randbereich an einer Schallschutzwand eingebaut (vgl. Abbildung 8) A1 Fahrtrichtung Hamburg Sedi-pipe Abbildung 8: Position der Sedi -pipe Anlage an der Bundesautobahn A1 bei Oyten. (Quelle: Google Maps, )

29 29 von 39 Abbildung 9: Längsschnitt der am Autobahnabschnitt A1, Oyten eingebauten und inspizierten Anlage. Zu Beginn der Wartungs- und Reinigungsarbeiten wurde das in der Anlage vorhandene Wasser mittels eines Saug- und Spülfahrzeuges über den Startschacht vorsichtig bis zum Schlammspiegel abgesaugt (vgl. Tabelle 17, Bild Nr. 16.2). Im Zulaufschacht waren bereits sedimentierte Stoffe sichtbar. Anschließend erfolgte eine Inspektion des Sedimentationsrohres mittels einer Kanalinspektionskamera. Dazu wurde diese über die im Startschacht vorhandene Konsole in das Sedimentationsrohr eingeführt (vgl. Tabelle 17, Bild Nr und 16.5). Die anschließende Untersuchung zeigte, dass sich über die Länge des Sedimentationsrohres seit der Inbetriebnahme Stoffe unterhalb des Strömungstrenners abgelagert haben (vgl. Tabelle 18, Bild Nr. 8). Des Weiteren waren Rückstände von Schlamm an der Rohrwandung zu erkennen (vgl. Tabelle 18, Bild Nr. 16.7). Anschließend wurde das Sedimentationsrohr mittels Spüldüse mit einem Duck von 80 bar in einem Zyklus gereinigt. Im Anschluss erfolgte eine weitere Kamerainspektion.

30 30 von 39 Tabelle 17: Fotodokumentation zu der Untersuchung der Anlage in Oyten Startschacht vor Beginn der Arbeiten Absaugen des Wassers aus der Anlage Zulauf Konsole Startschacht nach Absaugen Inspektion der Haltung mittels Kamera TV-Befahrung Zielschacht

31 31 von 39 Tabelle 18: Dokumentation der TV-Untersuchung der Anlage in Oyten Sedimentationsrohr: Blickrichtung zum Zielschacht (vor der Reinigung) Ansicht durch den Strömungstrenner auf die Rohrsohle (vor Reinigung) Sedimentationsrohr Blickrichtung Zielschacht (nach der Reinigung) Ansicht durch den Strömungstrenner auf die Rohrsohle (nach der Reinigung)

32 32 von 39 7 Literatur [1] Zulassungsgrundsätze für Niederschlagswasserbehandlungsanlagen, Teil 1: Anlagen zum Anschluss von Kfz-Verkehrsflächen bis 2000 m² und Behandlung des Abwassers zur anschließenden Versickerung im Boden und Grundwasser, Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt), Entwurf Februar 2010 [2] Werker, Henning; et al.: Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben Dezentrale Niederschlagswasserbehandlung in Trennsystemen - Umsetzung des Trennerlasses ; im Auftrag des Ministeriums für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes NRW, März Anhang

33 33 von 39 Allgemeines Überwachungsprotokoll Gebiet: Uni Köln Sedi Pipe Datum Uhrzeit 11:00 Wetter Trockenwetter Temperatur 22 C Name Ingenhaag Firma Grontmij GmbH Anlage Regenereignis Reinigung / Wartung Prüfung der Anlage Sichtprüfung Hersteller Fränkische Bezeichnung /Typ Sedi Pipe Nr. 1 Anlage in Betrieb? Rückstau/Überstau vorhanden? Zulauf verlegt? Anlage geöffnet? Sichtprüfung Schwimmstoffe? Kontrolle nach Reinigung Sichtprüfung Schlammfang? - Sichtprüfung Ab-/Zulauf? Art und Menge an Grobstoffen Reinigung erforderlich? Wartung erforderlich? Reparatur erforderlich? Bermerkungen Beobachtung allgemein Überlauf der Anlage im Vergleich zu anderen Anlagen / Einläufen? "Menge" Rückstau? Anlage in Ordnung

34 34 von 39 Allgemeines Überwachungsprotokoll Gebiet: Uni Köln Sedi Pipe Datum Uhrzeit 11:00 Wetter Regen Temperatur 18 C Name Ingenhaag Firma Grontmij GmbH Regenereignis Reinigung / Wartung Prüfung der Anlage Sichtprüfung Anlage Hersteller Fränkische Bezeichnung /Typ Sedi Pipe Nr. 1 Anlage in Betrieb? Rückstau/Überstau vorhanden? Zulauf verlegt? Anlage geöffnet? Sichtprüfung Schwimmstoffe? Ein- und Ablauf in Ordnung Sichtprüfung Schlammfang? - Sichtprüfung Ab-/Zulauf? Art und Menge an Grobstoffen Reinigung erforderlich? Wartung erforderlich? Reparatur erforderlich? Bermerkungen Beobachtung allgemein Überlauf der Anlage im Vergleich zu anderen Anlagen / Einläufen? "Menge" Rückstau? Anlage in Ordnung

35 35 von 39 Allgemeines Überwachungsprotokoll Gebiet: Uni Köln Sedi Pipe Datum Uhrzeit 09:30 Wetter Regennachlauf Temperatur 13 C Name Ingenhaag Firma Grontmij GmbH Anlage Regenereignis Reinigung / Wartung Prüfung der Anlage Sichtprüfung Hersteller Fränkische Bezeichnung /Typ Sedi Pipe Nr. 1 Anlage in Betrieb? Rückstau/Überstau vorhanden? Zulauf verlegt? Anlage geöffnet? Sichtprüfung Schwimmstoffe? Ein- und Ablauf in Ordnung Sichtprüfung Schlammfang? - Sichtprüfung Ab-/Zulauf? Art und Menge an Grobstoffen Reinigung erforderlich? Wartung erforderlich? Reparatur erforderlich? Bermerkungen Beobachtung allgemein Überlauf der Anlage im Vergleich zu anderen Anlagen / Einläufen? "Menge" Rückstau? Messung Schlammspiegel 2,23 m bis OK Kunststoffschacht. Schlammstand ca. 1 cm Anlage in Ordnung

36 36 von 39 Allgemeines Überwachungsprotokoll Gebiet: Uni Köln Sedi Pipe Datum Uhrzeit 11:30 Wetter Regen Temperatur 11 C Name Ingenhaag Firma Grontmij GmbH Regenereignis Reinigung / Wartung Prüfung der Anlage Sichtprüfung Anlage Hersteller Fränkische Bezeichnung /Typ Sedi Pipe Nr. 1 Anlage in Betrieb? Rückstau/Überstau vorhanden? Zulauf verlegt? Anlage geöffnet? Sichtprüfung Schwimmstoffe? Ein- und Ablauf in Ordnung Sichtprüfung Schlammfang? - Sichtprüfung Ab-/Zulauf? Art und Menge an Grobstoffen Reinigung erforderlich? Wartung erforderlich? Reparatur erforderlich? Bermerkungen Beobachtung allgemein Überlauf der Anlage im Vergleich zu anderen Anlagen / Einläufen? "Menge" Rückstau? Messung Schlammspiegel 2,23 m bis OK Kunststoffschacht. Schlammstand ca. 1 cm Anlage in Ordnung

37 37 von 39 Allgemeines Überwachungsprotokoll Gebiet: Uni Köln Sedi Pipe Datum Uhrzeit 08:30 Wetter Regennachlauf Temperatur 8 C Name Ingenhaag Firma Grontmij GmbH Regenereignis Reinigung / Wartung Prüfung der Anlage Sichtprüfung Anlage Hersteller Fränkische Bezeichnung /Typ Sedi Pipe Nr. 1 Anlage in Betrieb? Rückstau/Überstau vorhanden? Zulauf verlegt? Anlage geöffnet? Sichtprüfung Schwimmstoffe? Ein- und Ablauf in Ordnung Sichtprüfung Schlammfang? - Sichtprüfung Ab-/Zulauf? Art und Menge an Grobstoffen Reinigung erforderlich? Wartung erforderlich? Reparatur erforderlich? Bermerkungen Beobachtung allgemein Überlauf der Anlage im Vergleich zu anderen Anlagen / Einläufen? "Menge" Rückstau? Messung Schlammspiegel 2,22 m bis OK Kunststoffschacht. Schlammstand ca. 2 cm Anlage in Ordnung

38 38 von 39 Allgemeines Überwachungsprotokoll Gebiet: Uni Köln Sedi Pipe Datum Uhrzeit 14:00 Wetter Schneefall Temperatur -1 C Name Ingenhaag Firma Grontmij GmbH Regenereignis Reinigung / Wartung Prüfung der Anlage Sichtprüfung Anlage Hersteller Fränkische Bezeichnung /Typ Sedi Pipe Nr. 1 Anlage in Betrieb? Rückstau/Überstau vorhanden? Zulauf verlegt? Anlage geöffnet? Sichtprüfung Schwimmstoffe? Schnee auf dem Gelände. Eisbildung an der inneren Schachtwandung im Ablaufschacht. Sichtprüfung Schlammfang? - Sichtprüfung Ab-/Zulauf? Art und Menge an Grobstoffen Reinigung erforderlich? Wartung erforderlich? Reparatur erforderlich? Bermerkungen Beobachtung allgemein Überlauf der Anlage im Vergleich zu anderen Anlagen / Einläufen? "Menge" Rückstau? Messung Schlammspiegel 2,22 m bis OK Kunststoffschacht. Schlammstand ca. 2 cm Anlage in Ordnung

39 39 von 39 Allgemeines Überwachungsprotokoll Gebiet: Uni Köln Sedi Pipe Datum Uhrzeit 09:00 Wetter trocken Temperatur 19 C Name Ingenhaag Firma Grontmij GmbH Regenereignis Reinigung / Wartung Prüfung der Anlage Sichtprüfung Anlage Hersteller Fränkische Bezeichnung /Typ Sedi Pipe Nr. 1 Anlage in Betrieb? Rückstau/Überstau vorhanden? Zulauf verlegt? Anlage geöffnet? Sichtprüfung Schwimmstoffe? Sichtprüfung Schlammfang? Sichtprüfung Ab-/Zulauf? Art und Menge an Grobstoffen Reinigung erforderlich? Wartung erforderlich? Reparatur erforderlich? Bermerkungen Beobachtung allgemein Überlauf der Anlage im Vergleich zu anderen Anlagen / Einläufen? "Menge" Rückstau? Ein- und Ablauf in Ordnung Messung Schlammspiegel 2,21 m bis OK Kunststoffschacht. Schlammstand ca. 3 cm Anlage in Ordnung Die Anlage wurde mit einer Kamerabefahrung überprüft. Es waren leichte Ablagerungen im Startschacht und in der Rohrleitung zu erkennen. Eine Reinigung der Anlage ist nicht notwendig.