Gewässerbelastung durch Straßenabwasser

Transkript

1 Gewässerbelastung durch Straßenabwasser Möglichkeiten der Reinigung dargestellt anhand von Hamburger Projekten Dipl.Ing. Klaus-Thorsten Tegge Amt für Umweltschutz, Abteilung Gewässerschutz

2 Regenwasser ist Abwasser! Das Problem Die Situation in Hamburg Lösungsansätze Vorstellung von Maßnahmen Erkenntnisse Ausblick 2

3 Das Problem Wo bleiben - die Autoreifen? - die Bremsbeläge? - die Abgaspartikel? 3

4 to Reifenabrieb pro Jahr! - Bremsabrieb - Fahrbahnabrieb - Öl - Abgaspartikel - Atmosphärischer Eintrag - Unfälle, Havarien - u.v.a.m 4 (Quelle LFU 2004) Aber auch andere Quellen: - Landwirtschaft - Natur (Laubfall, Pollen, Blüten, Tiere) - Sonstige Verunreinigungen und Müll

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6 Ab ins Gewässer... 6

7 Das Problem...und seine Folgen: Feststoffe Kohlenwasserstoffe, PAK Schwermetalle sauerstoffzehrende Stoffe Nährstoffe Salze u.a.m werden in die Gewässer eingetragen. -> Verschlammung (Sondermüll) -> Vergiftung -> Störung Sauerstoffhaushalt 7 + oft: hydraulischer Stress!

8 Situation in Hamburg 8

9 Niederschlagswasserbeseitigung im Trennsystem Zahlreiche bedenkliche Einleitungen Gewässergüte nicht ausreichend Hohe Sedimentbelastung -> Unterhaltungskosten Viele Defizite für Umsetzung der WRRL 9

10 Was ist zu tun? Vermeidung (an der Quelle) Reinigung quellnah (dezentral) Reinigung vor Einleitung (zentral) Gesetzeslage Stand der Technik/ Regelwerke entwickeln sich Fragen der Dimensionierung, Konstruktion, Betrieb und Unterhaltung 10 - > Beispiele in Hamburg

11 Bestand an zentralen Anlagen -> Ca. 300 Becken(anlagen) Bundesfernstraßen Stadtentwässerung Wasserwirtschaft Privat 11

12 .. Aber? Kaum standardisiert Häufig ungenügend Wenig Erfahrungen Betrieb und Unterhaltung???? 12 zukunftsfähige Lösungen sind gesucht!

13 Moderne Anlagen mit Bodenfilter Bodenfilter Halenreie Rückhaltebecken mit umlaufenden Bodenfilter am Bornmühlenbach Retentionsbodenfilter Ebeersreye 13

14 Pilotanlage Halenreie Inbetriebnahme 1996 RHB/ Absetzbecken Integrierte Tauchwand Pumpenbeschickung (während Pilotphase) Bepflanzt. Bodenfilter, Sand, 4 Segmente Heberentleerung (neu) 14

15 Pilotanlage Halenreie RHB/ Absetzbecken Integrierte Tauchwand Pumpenbeschickung (während Pilotphase) Bepflanzt. Bodenfilter, Sand, 4 Segmente Heberentleerung (neu) 15

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17 Pilotanlage Bornmühlenbach Inbetriebnahme 1999 Kombiniertes RHB/ Sedimentationsbecken Umlaufender bepfl. Bodenfilter, Sand, 5 Segmente 17

18 Pilotanlage Bornmühlenbach Kombiniertes RHB/ Sedimentationsbecken Umlaufender bepfl. Bodenfilter, Sand, 5 Segmente 18

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20 Retentionsbodenfilter Ebeersreye Inbetriebnahme 2002 Sedimentationsbecken Tauchdamm Schwallbeschickung Bepfl. Bodenfilter aus 60 cm Sand mit 20 cm Lehmauflage 20

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22 Retentionsbodenfilter Ebeersreye 22

23 Retentionsbodenfilter Ebeersreye 23

24 Erfahrungen aus den Pilotprojekten Halenreie: - 3 jähriges Messprogramm - nachfolgende Begleitung - Untersuchung nach 10 Betriebsjahren - Aktuell: Forschungsprogramm zur Optimierung Bornmühlenbach - Begleitende Messungen - Diplomarbeit Ebeersreye - Kurzmessprogramm UWC 24

25 25 Ergebnisse Reinigungsleistung Pilotprojekt Halenreie: Gehalt ausgewählter Inhaltsstoffe Prozent Abfiltr. Stoffe org. Kohlenst. Blei, gesamt Kupfer, gesamt Zink, gesamt Schadstoffverminderung im Bodenfilter Bornmühlenbach AFS TOC DOC Blei (Pb) Ebeersreye Kupfer Halenreie (Cu) Zink (Zn) Bornmühlenbach Zulauf RHB Ablauf RHB Ablauf Filter Zulauf Wirkungsgrad im Mittel [%] Reinigungsleistung im Mittel [%] Reinigungsleistung im Mittel [%] Ablauf Ebeersreye Ebeersreye Halenreie Ebeersreye Halenre ie Bornmühlenbach Halenreie Bornmühlenbach Geilenkirchen Geilenkirchen Wermelskirchen Maarhäuser Maarhäuser Weg Weg Lysimeter Lysimeter 4 4 Lysimeter 6 Lysimeter Bornmühlenbach Geilenkirchen Maarhäuser Weg Lysimeter 4 Lysimeter Reinigungsleistung im Mittel [%] Maarhäuser Weg Lysimeter 4 Lysimeter 6 AFS -> Pb > Zn - > Cu

26 Beobachtungen und Rückschlüsse 3 Bodenfilter untersucht - ähnlich leistungsfähig (bei unterschiedlicher Hydraulik) Reinigungsleistung entspricht weitestgehend den Ansprüchen des Gewässerschutzes RHB/ Absetzbecken für sich schon leistungsstark, aber oft nicht ausreichend deshalb zusätzlich Filter!! Betrachtung weiterer Schadstoffe (KW, PAK, Organika, Salze) grundsätzlich positive Erwartungen Aufwendige Untersuchungen, Leistungsnachweise für jede Anlage notwendig (Teil der Ausführung) Noch wenig Langzeiterfahrungen (Halenreie 10 Jahre, Anm: z.zt. läuft eine Untersuchung) -> Bodenfilter sind Anlagen der Wahl... aber nicht immer einsetzbar! 26

27 Dezentrale Verfahren große -> wenn Platzverhältnisse ltnisse gro Anlagen nicht zulassen... Trummenfilter Schachtfilter Sedimentationsanlagen Ölabscheider Versickerung u.a.m bislang nur einzelne Anlagen

28 Straßeneinlauffilter Innolet Einsatz B5 Bergedorf mit Untersuchungsprogramm 28

29 Schachtfilter Hydrocon Einsatz B75 Hamburg-Harburg mit Untersuchungsprogramm 29

30 Filterbeete Innodrain Einsatz in Hamburg- Bergedorf, UWC-Projekt 30

31 Weitere Projekte Untersuchung Bodenfilter A7/Harburg Inhaltstoffe Autobahnabwässer Sanierungskonzept Mittlere Bille Situation Autobahnentwässerung Forschungsprojekt Halenreie Diplomarbeit unbepflanzter Bodenfilter Beteiligung an zahlreichen Planungen 31

32 Aussichten -> Einiges wurde geschafft, aber viel ist noch zu tun! Neue Regelwerke in Arbeit Anpassung an lokale Möglichkeiten Weiter hoher Entwicklungsbedarf Individuelle Umsetzung Kleine dezentrale... 32

33 oder große, zentrale Lösungen... 33

34 Ziele Weiterentwicklungen Standards festlegen Neuprojekte (z.b. A26/ Hafen City u.a.) Aus-/Umbaumaßnahmen Sukzessive Verbesserungen im Bestand (ABP, WRRL) Prioritätenliste 34

35 Zusammenfassung, Dank und Schluss 35

36 Hinweis: Seminar am im Elbcampus Fragen? 36

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38 Begleitende Untersuchungen zum Interreg IIIB-Projekt: Urban Water Cycle Versickerungsanlagen Harburger Berge Autobahnabläufe Dr. Burkhard Stachel, Dipl.Ing. Klaus-Thorsten Tegge Amt für Umweltschutz, Abteilung Gewässerschutz

39 Ziele 1. Abschätzung der Rückhalteleitung von Versickerungsanlagen an der A7 im WSG Süderelbmarsch 2. Weitere Erkenntnisse über Inhaltsstoffe in Autobahnabwässern (WRRL) Bezug Interreg-Projekt UWC: 4.3 Accompanying studies Evaluating and analysing existing soil filters 39

40 Zu 1.) Abschätzung der Rückhalteleitung von Versickerungsanlagen an der A7 im WSG Süderelbmarsch -> zwischen AK HH-Südwest und AS Heimfeld 11 Beckenanlagen -> davon 8 im WSG -> alle besichtigt (Juli 05) -> Auswahl (3 Stk.) nach Funktion + Eignung 40

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42 z.b. Anlage Versickerung LSA 2. RHB

43 LSA, unterirdisch 43

44 RHB 44

45 Versickerung 45

46 Beprobung (Okt/Nov 05) 46

47 Beprobung (Okt/Nov 05) 47 -> 3 Filter, je ca. 10 Sondierungen, 4 Horizonte (Mischproben)

48 Ergebnisse (Beispiel Schwermetalle) Bodenfilter Metalle mg/kg Pb Cr Cu 50 4 Horizonte 0 1A 1B 1C 1D 3A 3B 3C 3D 4A 4B 4C 4D Profil 1. Anlage Anlage 8 4. Anlage 12 48

49 Ergebnisse (weitere) MKW: höchste Gehalte im oberen Horizont, mg/kg TM PAK: unauffällig LCKW: n.n. EOX: Oberboden 0,8 1,6 Cl/kg TM 49

50 Resümee Keine übermäßige Anreicherung Höchste Anreicherung im obersten Horizont Nur sehr geringe Gehalte im untersten Horizont Funktion erfüllt?? Aber: kein absolut sicherer Beweis für evtl. Durchgängigkeit 50

51 Zu 2.) Weitere Erkenntnisse über Inhaltsstoffe in Autobahnabwässern (WRRL) Guter Wissenstand für Schwermetalle, aber wenig über organische Verbindungen: Stoffliste WRRL Anhang X - prioritäre Stoffe: Pestizide Chlorbenzole Alkylphenole Flammschutzmittel LHKW/ BTEX - PAK MKW Organozinnverbindungen MTBT u.a. -> ergänzende Untersuchungen an Autobahnabflüssen im Herbst

52 Auswahl Probestellen -> 7 Stück 52

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54 Ergebnisse 54

55 Ergebnisse (weitere) Pestizide: Isoproturon! Chlorbenzole: unauffällig Alkylphenole: QN z.t. erheblich überschritten Flammschutzmittel: keine Bewertung möglich LHKW/ BTEX: unterhalb Bestimmungsgrenze PAK: z.t. erheblich Überschreitungen der QN Organozinnverbindungen: Nachweis! Bewertung? MTBT: auffällig! MKW: 0,3 3,5 mg/l 55

56 Resümee Bestätigung der allgemein hohen Belastung mit SM, org. Fracht, AFS zudem MKW, PAK und verschiedene organische Verbindungen (weiterer Untersuchungsbedarf!) 56

57 Sanierungskonzept für die Mittlere Bille in HH-Bergedorf zum Interreg IIIB-Projekt: Urban Water Cycle Situation Lösungsansätze Aussichten

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59 Die mittlere Bille 59

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61 Übersicht geplante Maßnahmen 61

62 Schon umgesetzt: Testphase Filtertrummen 19 Filtertrummen Bergedorfer Str. auf 8200 m² 62

63 Video 63

64 In Umsetzung: Abkopplung Lohbrügger Kirchenstraße System Innodrain - Tiefbeet 64

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66 In Planung: zentrale Anlage am Zulauf Sander Damm 66

67 RWBA Sander Damm Aufbau: Beckenüberlauf Regenklärbecken Klärüberlauf+LSA Retentionsbodenfilter Entlastungsleitung Techn. Daten: Ared = 37 ha Qmax = 2.8 m³/s Qzu = m³/a Arkb = 365 m² Arbf =1400 m² Qab (rbf) = 28 l/s Reinigungsleistung ca. 70 % 67

68 Weitere neue Projekte 68

69 HydroCon Schachtfilter Einbau Reinigung für ca m² Straßenfläche Vorgeschalteter Schlammfang Filtration mit Braunkohlekoks 69

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71 Untersuchung der Entwässerungssituation Hamburger Autobahnen Untersuchung von Frau Seyfarth : rd. 85 km Autobahn Davon Art der Einleitung: 14 % unbekannt 13 % direkte Einleitung 22 % über Böschung in Gräben 4 % breitflächige Versickerung 23 % über einfache Anlage 24 % über mehrstufige Anlage -> Resümee ca. 50% nicht zufriedenstellend -> dort wo Anlagen sind, wäre noch deren Funktionsfähigkeit zu prüfen 71

72 Abschluss -> Einiges wurde getan, aber viel ist noch zu tun! Neue Regelwerke in Arbeit Anpassung an lokale Möglichkeiten Weiter hoher Entwicklungsbedarf Individuelle Umsetzung Kleine dezentrale... 72

73 oder große, zentrale Lösungen... 73

74 Ziele Weiterentwicklungen Standards festlegen Sukzessive Verbesserungen im Bestand (ABP, WRRL) Prioritätenliste Aus-/Umbaumaßnahmen Neuprojekte (z.b. A26/ Hafen City u.a.) 74

75 Zusammenfassung, Dank und Schluss 75

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77 Hamburg 755 qkm 1, 7 Mio. EW Ca km Straßen Davon knapp 1000 km Autobahnen und Hauptstraßen 8% Wasserfläche 77

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81 Versuchsanlage Bremer Straße Unterirdisch Schlammfang mit LSA Schachtfilter (verschiedenen Filtermaterialien) und Geotextilschichten 81

82 KORESI-Treffen Stuttgart Übersicht: Pilotanlage Inhalt B75 Bremer Straße ENVIRONMENTAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Technical University Hamburg-Harburg Test Säule 2 m Verteiler Sammler 1,5 m Verteiler Schlammfang Sandsäule 2 m Behandelter Ablauf oberes Geotextil Kies 5-8 mm 2.0 m Höhe 6.3 m 3 Vol. Quarzsand mm gewaschen 2 Gullischächte Schlammfang Überstand Sediment 4 Gullischächte Überlauf Straßenablauf Sandsäule Testsäule Sammler Überlauf 82

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84 Auswertung der Untersuchungen am Retentionsbodenfilter Ebeersreye 84

85 Auswertung der Untersuchungen am Retentionsbodenfilter Ebeersreye 85

86 Auswertung der Untersuchungen am Retentionsbodenfilter Ebeersreye 86

87 Auswertung der Untersuchungen am Retentionsbodenfilter Ebeersreye Daten der Anlage: Einzugsgebiet, ges.: 5,10 ha Einzugsgebiet red: 2,75 ha Zulauf max.: 695 l/s Volumenstrom: 625 m³/15min Stauvolumen Absetzbecken: 138 m³ Stauvolumen R-Bodenfilter: 784 m³ Filterfläche: 633 m² Gedrosselte Abflussmenge: 4,27 l/s 87

88 Auswertung der Untersuchungen am Retentionsbodenfilter Ebeersreye Untersuchungsprogramm - versch. Wasserparameter im Zu- und Ablauf - Manuelle und automatische Probenahme sowie Abflussmessung - Wasserstände 88

89 Auswertung der Untersuchungen am Retentionsbodenfilter Ebeersreye 89

90 Vergleich Ergebnisse - Ablaufwerte AFS TOC Blei Kupfer Zink [ mg/l] [mg/l] [µg/l] [µg/l] [µg/l] Halenreie (1996) , ,3 < , ,6 < 15 Bornmühlen bach (1999) < , , , ,1 3, ,5 Ebeersreye (2002)

91 Resümee Fragen? 91

92 Eckdaten der Pilotanlage Halenreie Einzugsgebiet ca. 7 ha Bemessungszulauf 732 l/s Rückhaltevolumen 750 m³ Bodenfilter 4 x 160 m², 0,8m Schichtdicke Körnung 0 2 mm Kf 3,8 10E- 5 m/s Körnung 0 8 mm Kf 4,8 10E- 5 m/s Bepflanzung Phragmitis Aktuelle Planung: Umgestaltung der Anlage mit Bremer-System 92

93 Eckdaten der Pilotanlage Bornmühlenbach Einzugsgebiet ca. 22 ha Bemessungszulauf 1390 l/s Rückhaltevolumen 500 m³ Bodenfilter max. 440 m² min. 0,6m Schichtdicke Körnung 0 2 mm, Kf 2,8 10E-5 m/s Bepflanzung Phragmitis 93

94 Vergleich Ergebnisse - Ablaufwerte AFS TOC Blei Kupfer Zink [ mg/l] [mg/l] [µg/l] [µg/l] [µg/l] Halenreie (1996) , ,3 < , ,6 < 15 Bornmühlen bach (1999) < , , , ,1 3, ,5 Ebeersreye (2002)

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