NACHWEIS DER VERGLEICHBARKEIT DER DEZENTRALEN NIEDERSCHLAGSWASSERBEHANDLUNGSANLAGE BUDAVINCI N DER FIRMA MEIERGUSS, RAHDEN, MIT REGENKLÄRBECKEN

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1 NACHWEIS DER VERGLEICHBARKEIT DER DEZENTRALEN NIEDERSCHLAGSWASSERBEHANDLUNGSANLAGE BUDAVINCI N DER FIRMA MEIERGUSS, RAHDEN, MIT REGENKLÄRBECKEN im Auftrag der MeierGuss Sales & Logistics GmbH & Co. KG, Auf der Welle 5 7, Rahden September 2015 Dr.-Ing. Martina Dierschke Ingenieurbüro für Siedlungswasserwirtschaft Friedrichstr Kaiserlautern

2 Inhalt 1 Beschreibung der Anlage Laborversuche Hydraulische Leistungsfähigkeit Stoffrückhalt AFS fein MKW Kupfer und Zink AFS grob, Schweb- und Schwimmstoffe In-situ-Untersuchungen Beschreibung des Einbauortes Regenauswertungen Kontrollen Hydraulische Leistungsfähigkeit nach längerer Betriebszeit Ableitung der Kontroll- und Wartungsaufwendungen Vergleichbarkeit mit Leistungsvermögen und Betrieb Regenklärbecken Zusammenfassung Verwendete Literatur und Unterlagen Anlage 1: Konstruktionszeichnung der Anlage Budavinci N Anlage 2: Ergebnisse AFS fein -Untersuchung an der Anlage Budavinci N [Uhl, 2012] Anlage 3: Ergebnisse MKW-Untersuchung an der Anlage Budavinci N [Uhl, 2012] Anlage 4: Fotodokumentation des Einbaus des Straßeneinlaufschachtes Budavinci N in der B10 zwischen Geislingen an der Steige und Amstetten am 23. bis Anlage 5: Wartungsprotokolle der Anlage Budavinci N Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 1

3 1 Beschreibung der Anlage Der Straßeneinlaufschacht Budavinci Typ N, der von der Firma MeierGuss Sales & Logistics GmbH & Co KG, Rahden, vertrieben wird, ist dafür konzipiert, Feststoffe, gelöste Schwermetalle sowie Mineralölkohlenwasserstoffe (MKW) aus Verkehrsflächenabflüssen zurückzuhalten. Maximal können A U = 400 m² undurchlässige Fläche angeschlossen werden. In einem vorgefertigten Betonschacht ist eine Filterkartusche integriert. Der Notüberlauf springt oberhalb eines Durchflusses von Q = 2,5 l/s an, dies entspricht einer Regenintensität von r = 62,5 l/(s ha). Bild 1-1: Systemskizze (links) und Modell (rechts) des Budavinci Typ N Die Funktionsweise ist aus Bild 1-1 zu erkennen und wird nachfolgend beschrieben. 1. Ein Siebkorb (DIN 4052-B1) sorgt für den Rückhalt von Grobstoffen wie Blättern, Ästen oder Zigarettenkippen 2. Über eine Umlenkplatte wird das anfallende Regenwasser beruhigt in den äußeren Schlammfang geleitet. Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 2

4 3. Im äußeren Schlammfang findet eine Vorsedimentation statt. Grobstoffe sinken auf den Boden ab und sammeln sich dort. 4. Das angestaute Wasser fließt in den BUDAVINCI N-Schachts. Von dort gelangt das Wasser über zwei außen am System spiralförmig nach unten verlaufende Kanäle in einen zentralen Behandlungsraum, siehe auch Bild 1-1. Die Kanäle sind so angeordnet, dass die Turbulenz des Wassers mit der Fließstrecke minimiert wird und sich nach unten hin laminare Strömungsverhältnisse ausbilden. 5. Aus den Kanälen wird das Wasser tangential in den Behandlungsraum eingeleitet. Hier werden Feststoffe und daran angelagerte Schadstoffe nach unten über die Schwerkraft in einen Schlammfang abgeschlagen. 6. Der Schlammfang ist strömungsberuhigt, um Remobilisierungen von Feststoffen bei Starkregenereignissen zu vermeiden. 7. Mit Hilfe des von unten nach oben durchströmten zentral angeordneten Filterelements DN 400 werden gelöste Stoffe wie Schwermetalle aus dem Wasser entfernt. Als Filtersubstrat wird ein synthetischer Zeolith verwendet. Der Filterkörper kann nach Bedarf gespült oder einfach ausgetauscht werden. 8. Das gereinigte Wasser verlässt das System und kann in Oberflächengewässer eingeleitet werden. 9. Ein integrierter Notüberlauf ermöglicht ein rückstaufreies Abfließen bei starken Regenereignissen oberhalb von 62 l/(s ha), so dass es zu keinem Rückstau auf der Oberfläche kommt und die Entwässerungssicherheit der Straße gewährleistet ist. Eine genauere Konstruktionszeichnung ist dem Anhang (Anhang 1) beigefügt. 2 Laborversuche Die Laborversuche zur hydraulischen Leistungsfähigkeit wurden 2015 an der Fachhochschule Münster durchgeführt. Die Laborversuche zum AFS fein - und MKW-Rückhalt wurden 2012 von der FH Münster im Fachbereich Bauingenieurwesen unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. M. Uhl durchgeführt [Uhl, 2012]. Der vollständige Bericht ist als im Anhang beigefügt. Im Verlauf der Untersuchungen wurde die ursprüngliche Anlage Budavinci N optimiert und zur Unterscheidung in der Folge in [Uhl, 2012] mit N2 bezeichnet. Der hier vorliegende Nachweis der Vergleichbarkeit bezieht sich auf die optimierte Anlage. Diese wird weiterhin als Budavinci N bezeichnet und vertrieben. Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 3

5 2.1 Hydraulische Leistungsfähigkeit Die Schachtanlage wurde im August 2015 erneut auf dem Gelände der FH Münster aufgestellt und mit einem neuen Filter Budavinci N ausgestattet. Die Beschickung der Gesamtanlage erfolgte mit einer nass aufgestellten Einradkanalpumpe (Jung-MultiStream Typ: UFK 15/4 B3) aus einer 20 m³ fassenden Zisterne mit feststofffreiem Trinkwasser. Der durchgeführte Versuch ergab einen Höhenunterschied von ca. 0,5 cm zwischen Überlauf und Wasserstand bei einem Durchfluss von 2 l/s (entsprechend 50 l/(s ha). Bei einem Durchfluss von 2,5 l/s (entsprechend r = 62,5 l/(s ha) sprang der Überlauf an. 2.2 Stoffrückhalt Im Folgenden werden die Ergebnisse der stofflichen Untersuchungen zur Reinigungsleistung der Anlage im Labor dargestellt. Die Bestimmung des AFS fein - und MKW-Rückhaltes erfolgte im Labor an der FH Münster an der im Versuchsstand aufgebauten Originalanlage [Uhl, 2012], vgl. Bild 2-1. Bild 2-1: Aufbau des Versuchsstandes für die Feststoff- und MKW-Prüfung [Uhl, 2012] Die Anlage Budavinci N (im Gutachten Münster mit N2 bezeichnet) wurde gemäß Herstellerangaben im Versuchsstand aufgebaut, vgl. Bild 2-2. Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 4

6 Bild 2-2: In einen Schacht eingebaute Budavinci N (N2) Anlage [Uhl, 2012] Die Beschickung erfolgte mit einer Kreiselpumpe aus einer 20 m³ fassenden Zisterne mit feststofffreiem Trinkwasser. Der Zufluss zur Anlage wurde bei höheren Zuflüssen mit der frequenzgeregelten Pumpe, bei niedrigen Zuflüssen mittels manuell eingestellten Schiebers gesteuert. Die Zuflussmessung erfolgte über ein MID (Promag 50 W DN 25, Firma Endress und Hauser) [Uhl, 2012]. Um eine möglichst gleichmäßige Strömung zu erzielen, wurde die Zulaufleitung auf einer Strecke von ca. 1 m von Richtungsänderungen freigehalten. Der Zulauf zur Anlage erfolgte punktuell an der Betonschachtinnenseite. Die Probennahme für die Feststoff- und MKW-Untersuchung erfolgte direkt im Ablauf der Anlage [Uhl, 2012] AFS fein Als Prüfstoff für die AFSfein-Prüfung wurde analog zur DIBt-Prüfung Millisil W 4 verwendet, dessen maximale Korngröße 200 µm beträgt. Die Zugabemenge (50 g/m², entsprechend 20 kg insgesamt) wurde gemäß der DIBt-Zulassungsgrundsätze mit einem Verhältnis von 3:2:1 auf die Prüfregenspenden 1 bis 3 verteilt. Prüfregenspende 4 erfolgte feststofffrei, vgl. zusammengefasste Parameter in Tabelle 2-2. Das Prüfmehl wurde über eine volumetrische Feststoffdosierung mit Dosierschnecke (Typ K-MV-KT20, Firma K-TRON Deutschland GmbH) dosiert. Die gewünschte Feststoffkonzentration konnte über die Förderleitung der Dosierschnecke eingestellt werden [Uhl, 2012]. Zur AFS-Bestimmung wurden gemäß DIBt-Prüfung für die Prüfregenspenden 1-3 nach dem Austausch des einfachen Anlagenvolumens 2 mal 5 Schöpfproben (Dop- Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 5

7 pelbestimmung) bzw. für Prüfregenspende 4 nach 30 sec 17 Schöpfproben aus dem gut durchmischten Ablaufstrom entnommen und in 1-l-Glasweithalsflaschen gefüllt. Die AFS-Bestimmung erfolgte nach DIN mit Membranfiltern der Porenweite 0,45 µm [Uhl, 2012]. Die Ablaufergebnisse sind in Bild 2-3 dargestellt, die exakten Messwerte zusammengefasst im Anhang 1. Bild 2-3: AFS fein -Ablaufkonzentrationen der Teilprüfregenspenden [Uhl, 2012] Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 6

8 Tabelle 2-1: Versuchsparameter und Ergebnisse der stofflichen Untersuchungen (AFS fein ; MILLISIL W4) an der Anlage Budavinci N. Prüfregenspende Regenspende soll [l/(s*ha)] 2, Entwässerungsfläche [m²] 400 Volumenstrom [l/s] 0,10 0,24 1,0 4,0 Versuchsdauer [min] Volumen [l] Zugabemenge [g] Zulaufkonzentration C Zulauf [g/l] 3,472 2,315 1,157 - Ablaufkonzentration i. M. C Ablauf [g/l] 0,353 0,420 0,578 0,077 Rückhalt jeder Teilprüfung i. M. [%] 88,3 81,9 50,0 - Rückhalt der Gesamtanlage gemäß DIBt-Formel [%] 79,8 Die Auswertung erfolgte gemäß der Prüfvorschrift des DIBt. Aus den einzelnen Ablaufproben der jeweiligen Prüfregenspenden wurden arithmetische Mittelwerte gebildet und diese in folgende Formel eingesetzt: B ges = V PR,1 * C 1 + V Pr2 * C 2 + V PR,3 * C 3 + 0,5*(V Pr,4 * C 4 ) in [g] Dies ergibt die Gesamtablauffracht in der Höhe von: B ges = l * 0,353 g/l l * 0,42 g/l l * 0,578 g/l + 0,5* 3600 * 0,077 g/l = 4029, 48 g Im Verhältnis zur Gesamtzulauffracht von g ergibt sich der prozentuale Rückhalt zu: (1-4029,48 g/ g) * 100% = 79,8 % Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 7

9 2.2.2 MKW Für die MKW-Prüfung gemäß DIBt-Prüfung wurde Heizöl EL nach DIN 5160 verwendet. Die Zugabemenge des Heizöls wurde aus der für die Prüfung erforderlichen Jahresfracht von 0,68 g pro m² berechnet zu 272 g insgesamt. Diese wurde gleichförmig auf drei Prüfregenspenden aufgeteilt (gerundet jeweils 91 g). Die letzte Prüfregenspende erfolgte MKW-frei. Die Parameter der Prüfung sind in Tabelle 2-3 dargestellt. Das Heizöl wurde gleichmäßig dem Zulauf innerhalb der ersten 5 Minuten zugegeben. Die Beprobung des Ablaufs erfolgte mittels Probennahmevorrichtung nach DIN EN 858-1, vgl. Bild 2-4. Die gesamte Prüfdauer entsprach mindestens der 1,5-fachen rechnerischen Verweilzeit. Gleichmäßig verteilt über die Prüfdauer wurden 10-mal zwei Teilproben à 75 ml 10 ml (A- und B-Probe) dem Volumenstrom mit einem Messzylinder aus Glas entnommen. Diese wurden zu zwei Mischproben (A- und B- Probe) in 1l-Mischprobenflaschen aus Glas zusammengeführt und analysiert. Tabelle 2-2: Versuchsparameter der stofflichen Untersuchungen (KW) an der Anlage Budavinci N (N2) [Uhl, 2012] Prüfregenspende Regenspende soll [l/(s*ha)] 2,5 6,0 25,0 100 Entwässerungsfläche [m²] 400 Volumenstrom [l/s] 0,075 0,18 0,75 3,0 Versuchsdauer [min] Volumen [l] Zugabemenge [g] Zulaufkonzentration C Zulauf [mg/l] 75,8 79,0 75,8 - Ablaufkonzentration i. M. C Ablauf [mg/l] 0,05 1) 0,05 1) 7,2 5,65 Rückhalt jeder Teilprüfung i. M. [%] 99,9 99,9 90,5 Rückhalt der Gesamtanlage gem. Formel DIBt [%] 93,1 1) beide Messwerte unterhalb der Bestimmungsgrenze von 0,1 mg/l, für diese gewählt 0,05 mg/l Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 8

10 Bild 2-4: Probennahmevorrichtung nach DIN EN [Uhl, 2012] Die vierte Prüfregenspende fand im Anschluss an die dritte Prüfregenspende statt. Bei Erreichen des Soll-Durchflusses innerhalb von 1 Minute wurde mit der Probennahme begonnen, dann im Abstand von 5 Minuten 4 Mal jeweils zwei Proben à 200 ml 20 ml entnommen und in 1 l-mischprobeflaschen aus Glas gefüllt (A-+B-Probe). Die MKW-Bestimmung erfolgte nach DIN EN ISO Die gemittelten Ablaufergebnisse sind in Tabelle 2-3 dargestellt, die einzelnen Analysen in der Anlage 4. Die Auswertung erfolgte gemäß der Prüfvorschrift des DIBt. Aus den A- und B-Proben der jeweiligen Prüfregenspenden wurden arithmetische Mittelwerte gebildet und diese in folgende Formel eingesetzt: B ges = V PR,1 * C 1 + V Pr2 * C 2 + V PR,3 * C 3 + 0,5*(V Pr,4 * C 4 ) in [g] Dies ergibt die Gesamtablauffracht in der Höhe von: B ges = l * 0,05 mg/l l * 0,05 mg/l l * 7,2 mg/l + 0,5* 3600 * 5,65 mg/l = 18,93 g Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 9

11 Im Verhältnis zur Gesamtzulauffracht von 273 g ergibt sich der prozentuale Rückhalt zu: (1-18,93 g/ 273 g) * 100% = 93,1 % Kupfer und Zink Das im Filter eingebaute Zeolith ist in der Lage, gelöste Schwermetalle per Ionenaustausch zurückzuhalten. Der Wirkungsgrad wurde nicht getestet AFS grob, Schweb- und Schwimmstoffe Die Auswertung der Korngrößenverteilung im Ablauf der Anlage Budavinci N unter verschiedenen hydraulischen Beaufschlagungen ergab, dass bei der höchsten hydraulischen Belastung von Q = 3 l/s (entsprechend 100 l/(s*ha)) 100 % aller Partikel oberhalb einer Korngröße von 120 µm zurückgehalten wurden, bei niedrigen Durchflüssen sogar alle Partikel unterhalb von 60 µm, vgl. Bild 2-5. Bild 2-5: Korngrößenverteilung von Millisil W4 im Ablauf des Budavinci N bei unterschiedlichen hydraulischen Belastungen [Uhl, 2012] Daher ist ein Prüfen auf noch gröbere Bestandteile (Kies/Sand) nicht erforderlich. Das Zurückhalten von im Wesentlichen an der Oberfläche schwimmenden Mineralölen (MKW) ergab eine Rückhaltewirkung von 93,1 %, daher ist davon auszugehen, dass auch Schwimmstoffe zurückgehalten werden. Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 10

12 3 In-situ-Untersuchungen 3.1 Beschreibung des Einbauortes Die Anlage Budavinci N wurde vom 23. bis an der B10, zwischen Geislingen an der Steige und Amstetten im Landkreis Göppingen in Baden-Württemberg, in einen die zweispurige vielbefahrene Straße ( DTV) säumenden Parkplatz eingebaut, vgl. Bild 3-1 und 3-2. Straßeneinlauf Budavinci-N A U = 750 m² Parkstreifen B 10, DTV 2-spurig Gewässer Bild 3-1: Einbauort Parkplatz an der B10 bei Geislingen an der Steige, Baden Württemberg Der Straßeneinlauf wurde komplett durch den Einbau des Kompaktschachtes mit Absetzraum und Filterpatrone ersetzt. Die Dokumentation des Einbaus ist im Anhang 4 dargestellt. Vorhandene Straßeneinläufe wurden geschlossen, so dass der Anlage schließlich der Niederschlagsablauf von etwa 750 m² undurchlässige Fläche zugeführt wurde, fast das Doppelte der Fläche, für die der Budavinci-N-Schacht zugelassen werden soll. Der Ablauf der Anlage entwässert in einen Graben, der zur Rohrach führt, vgl. Bild 3-3. Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 11

13 Bild 3-2: Straßeneinlauf des Budavinci N am Parkplatz der B 10 bei Geislingen an der Steige, Baden Württemberg Bild 3-3: Graben zur Rohrach Das gesamte Gebiet ist der Wasserschutzzone II b zugeordnet, vgl. Bild 3-4. Weitere Details der Planung sind der Tabelle 3-1 zu entnehmen. Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 12

14 Entwurfsplanung erfüllte Anforderungen Anlage Bild 3-4: Wasserschutzzone an der B10 zwischen Geislingen an der Steige und Amstetten Tabelle 3-1: Informationsblatt Einbau Budavinci Typ N Informationsblatt Einbau Hersteller Bezeichnung/Typ Typ Straßeneinlauf Abmessungen Kategorie Trennerlass Wasserschutzgebietszone Morphologie Art der Baumaßnahme Gerät Dauer der Arbeiten Kreuzen von Versorgungsleitungen Bemerkungen MeierGuss Budavinci Typ N wurde ersetzt Einlauf: 500 mm Schacht: 840 mm * 650 mm, H = 1,77 m Kartusche: DN ca. 400 mm, H = ca. 1,20 m II (ca DTV, davon 7,7% Schwerlastverkehr) (Zwischengemeindliche Straßen- und Wegeverbindung) II b mittlere Geländeneigung gemäß DWA A 118 IG Gruppe I < 1% Einbau eines neuen Schachts mit Straßeneinlauf mit den erforderlichen Erdbauarbeiten, Tiefe ca. 2,50 m Für den Einbau sind typische Maschinen für Erd-, Pflaster- und Asphaltarbeiten notwendig. mit Baustelleneinrichtung ca. 2-3 d je System. Die im Bereich des Einbaus vorhandenen Leitungen müssen vor Beginn der Baumaßnahme bekannt sein, Leitungsabfrage erforderlich! Der Anschluss des Ablaufs liegt ca. 1 m unter GOK. Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 13

15 3.2 Regenauswertungen Die Regenereignisse für das Jahr 2014 an der Geislinger Steige (Wetterstation Stötten) sind in Tabelle 3-2 dargestellt. In der Summe fielen 911 mm, was in etwa dem langjährigen Mittel in der Höhe von 928 mm entspricht. Das Maximalereignis betrug 34,2 mm. Dies entspräche bei einer Regendauer von 90 Minuten einem etwa 4-jährigen Ereignis. Das Jahr 2014, in dem die Budavinci-Anlage eingebaut war, war somit ein Jahr mit mittleren Niederschlägen und einem vermutlich überdurchschnittlichem Regenereignis. Tabelle 3-2: Regenereignisse 2014 in Geislingen an der Steige (Stötten) 2014 Jan Feb März April Mai Juni Juli Aug Sept Okt Nov Dez ohne Regenereignisse > 0,1 mm > 1,0 mm > 10,0 mm Summe [mm] 76,7 22,9 13,2 47,5 46,0 45,3 184,2 104,2 120,2 112,0 58,9 80,0 Max [mm] 9,3 4,2 8,0 10,9 9,5 10,8 14,6 27,2 10,7 34,2 29,2 4,8 3.3 Kontrollen Die Ergebnisse der regelmäßigen Kontrollen der am in Betrieb gegangenen Anlage vom bis zum sind dem Anhang 5 zu entnehmen. Eine detaillierte Wartung wurde am durchgeführt, 19 Monate nachdem die Anlage eingebaut wurde. In dieser Zeit wurden monatliche Sichtkontrollen Schlammspiegelmessungen und Überprüfung des Datenloggers (Meldung Überstau) durchgeführt. Eine Reinigung wurde bis zum nicht durchgeführt. Zur Überwachung des Budavinci N wurde ein Überstaumelder installiert, um Überlaufereignisse festhalten zu können. Die Auswertung der Daten hat ergeben, dass im Untersuchungszeitraum bis Januar 2015 keine Überstauereignisse stattfanden. Der Datenlogger wurde, da er defekt war, im Januar 2015 ausgebaut und anschließend nicht mehr betrieben. Der Schlammspiegel in der Anlage wuchs von 0,5 cm im Mittel bis maximal 5 cm im Mittel, ohne dass der Schlamm ausgeräumt wurde. Die hydraulischen Überprüfungen der Anlage am , am und am ergaben, dass die Anlage ohne Probleme funktionierte. Die Wartung am ist in den Bildern 3-5 bis 3-9 dokumentiert. Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 14

16 Tabelle 3-3: Messung der hydraulischen Leistungsfähigkeit des Budavinci Typ N Datum Betriebsdauer Q absolut Q Fläche Hydraulische Prüfung durchgeführt, in Ordnung Hydraulische Prüfung durchgeführt, in Ordnung Hydraulische Prüfung durchgeführt, in Ordnung Monate 0,363 l/s 9 l/s*ha Der Schachdeckel wurde geöffnet und der etwa ein Drittel gefüllte Siebkorb entnommen, geleert und gereinigt. Bild 3-5: Wartung der Budavinci-N-Anlage. Links: eingebauter Siebkorb, rechts: Siebkorb Der Schlammspiegel wurde gemessen. Die sich anschließende Durchflussmessung mit der eingebauten, alten Filterkartusche ist in Kapitel 3.4 dargestellt. Nach der Durchflussmessung wurde die Filterkartusche nach der Entriegelung mit Hilfe eines Kanalhakens entnommen. Bild 3-6: Wartung der Budavinci-N-Anlage. Links: Messen des Schlammspiegels, rechts: Ausbau einer Filterkartusche Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 15

17 Die verschmutzte Filterkartusche wurde in der speziell gefertigten Vorrichtung gespült. Im Bild 3-7, rechts ist vorne in schwarz der Vorreinigungsbehälter zu erkennen. Nach der Vorreinigung wird die Filterkartusche in den grauen Behälter gestellt und gespült. Das verschmutzte Wasser läuft in den schwarzen Behälter und wird in einen Schmutzwasserbehälter geleitet. Bild 3-7: Wartung der Budavinci-N-Anlage. Links: verschmutzte Filterkartusche. Rechts: Reinigen der Filterkartusche in Spezialbehälter Nachdem das Spülwasser optisch klar ist, wird die Spülung beendet. Das verschmutzte Spülwasser wird mit Flockungsmittel versetzt und in dem Schmutzwasserbehälter geklärt. Der klare Überstand kann wieder verwendet werden. Der sedimentierte Schlamm wird über eine Bandfilterpresse geleitet und entwässert. In Bild 3-8 rechts ist der entwässerte Schlamm zu sehen. Bild 3-8: Wartung der Budavinci-N-Anlage. Links: Ablauf der Filterspülung. Rechts: Schlamm aus der Bandfilterpresse Bild 3-9 zeigt den Spezialwagen mit Reinwasser-, Schmutzwasserbehälter, Zubehör und (etwa in der Mitte oben rechts) die Bandfilterpresse. Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 16

18 Bild 3-9: Spezialvorrichtung zur Spülung mit Reinwasser- und Schmutzwassertanks, Pumpe, Flockungsmitteldosierung, Absetztank, Bandfilterpresse 3.4 Hydraulische Leistungsfähigkeit nach längerer Betriebszeit Der Belastungstest am nach 19 Monaten Betrieb bei einem Anschluss von 750 m 2 undurchlässiger Fläche (also eine deutlich höhere Belastung, als für die Anlage vorgesehen werden soll) ohne eine durchgeführte Filterspülung in diesem Zeitraum oder einen Austausch der Kartusche ergab, dass die Anlage mit etwa Q = 0,36 l/s (9 l/s*ha) beschickt werden konnte, ohne dass der installierte Notüberlauf ansprang. Die Wassermenge wurde so eingestellt, dass der Wasserspiegel gleichblieb. Anschließend wurde die sich dabei einstellende Wassermenge mittels 10-l-Eimer und Stoppuhr ermittelt. Nach der Reinigung der Filterkartusche konnten etwa Q = 3 l/s (ca. 75 l/s ha) durch die Anlage geleitet werden, ohne dass der Notüberlauf ansprang. Um die Leistungsfähigkeit der Anlage zu gewähren und eine Kolmation sicher zu verhindern, wird vorgeschlagen, die Filterkartusche jährlich zu spülen und spätestens nach 5 Jahren auszutauschen. Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 17

19 Bild 3-10: links: eingebaute Budavinci-N-Anlage, rechts: Durchflussmessung 3.5 Ableitung der Kontroll- und Wartungsaufwendungen Die Kontroll- und Wartungsaufwendungen werden nachfolgend beschrieben und sind in Tabelle 3-3 zusammengestellt. Die Reinigung des Siebkorbes und des Schlammraumes kann weiterhin den Kanalbetrieben übertragen werden und dem üblichen Turnus angepasst werden. Sie kann aber auch an eine Fremdfirma übertragen werden, die auch die Wartung der Filterkartusche übernehmen kann. Beim Reinigen des Schlammraumes ist darauf zu achten, dass dieser zweigeteilt ist: Ein Teil befindet sich unterhalb der Filterkartusche, ein weiterer zwischen Kartusche und Schachtinnenwand. Die Spülung der Filterkartusche ist nur mittels Spezialfahrzeug möglich. und kann entweder durch eine speziell darauf spezialisierte Firma (z.b. Fa. Börder) durchgeführt werden, nach Anschaffung der Spülvorrichtung und Schulung jedoch auch von Mitarbeitern des Betreibers. Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 18

20 Wartung Reinigung Kontrolle erfüllte Anforderunge n Anlage Tabelle 3-4: Informationsblatt Betrieb Budavinci N Hersteller Bezeichnung/Typ Typ Straßeneinlauf Abmessungen Kategorie Trennerlass Wasserschutzgebietszone Morphologie Bemerkungen Häufigkeit der Prüfung Art der Prüfung Sicherungsmaßnahmen Gerät Notwendige Arbeiten Sichtkontrolle Ergebnis Häufigkeit der Reinigung Art der Reinigung Sicherungsmaßnahmen Gerät Notwendige Arbeiten Häufigkeit der Wartung Art der Wartung Sicherungsmaßnahmen Gerät Notwendige Arbeiten Informationsblatt Betrieb Budavinci N MeierGuss Budavinci Typ N wurde ersetzt Einlauf: 500 mm Schacht: 840 mm * 650 mm, H = 1,77 m Kartusche: DN ca. 400 mm, H = ca. 1,20 m II (ca DTV, davon 7,7% Schwerlastverkehr) (Zwischengemeindliche Straßen- und Wegeverbindung) II b mittlere Geländeneigung gemäß DWA A 118 IG Gruppe I < 1% Anfangs halbjährlich, dann jährlich Sichtkontrolle Sicherung gemäß GUV und Örtlichkeit Sicherungsmaterial und Kanalhaken, Meterstab, Taschenlampe Öffnen der Schachtabdeckung Siebkorbleerung notwendig? Füllstand Schlammbehälter messen, Leerung notwendig? Notüberlauf angesprungen? ggf. Folgearbeiten Reinigung/Wartung jährlich oder als Ergebnis der Kontrolle Entleeren Siebkorb und Schlammraum im üblichen Turnus durch Kanalbetriebe oder Fremdfirma. Filterspülung mit Spezialfahrzeug (z.b. Fa. Börder). Sicherung gemäß GUV und Örtlichkeit Sicherungsmaterial und Kanalhaken Saug/Spülwagen der Kanalbetriebe, Saugrohr 2 2,5 Zoll Durchmesser Filterspülspezialfahrzeug (z.b. Fa. Börder) Öffnen des Schachtdeckels, Leeren des Schlammbehälters unterhalb Filterkartusche und zwischen Kartusche und Schachtwand Spülen der Filterkartusche, Prüfen des Durchflusses Nach Bedarf als Ergebnis Kontrolle oder Reinigung: Filterkartuschenaustausch, wenn Solldurchfluss nicht mehr hergestellt werden kann, spätestens nach 5 Jahren Filterkartuschenaustausch Sicherung gemäß GUV und Örtlichkeit Sicherungsmaterial und Kanalhaken, neue Filterkartusche Öffnen des Schachtdeckels, Austausch der Filterkartusche Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 19

21 Kontrolle Nach Einbau der Anlage ist eine halbjährliche Kontrolle des Siebkorbes und des Schlammstandes im System anzuraten. Dieses Intervall kann nach Kenntnis des Standortes auf eine jährliche Kontrolle erhöht werden. Reinigung Der Siebkorb ist jährlich bzw. im üblichen Turnus der Kanalbetriebe zu entleeren. Je nach Schlammanfall ist der Schlamm aus dem System zu entfernen, als Richtwert kann eine jährliche Absaugung angenommen werden bzw. dem Intervall des üblichen Turnus der Kanalbetriebe angeglichen werden. Die Filterkartusche sollte jährlich gespült werden und der Durchfluss getestet werden.. Wartung Der im System eingebaute Zeolithfilter (Filterkartusche) ist laut Hersteller spätestens nach 5 Jahren auszutauschen. Die Filterkartusche kann dem Hersteller zum Zwecke des Recycelns wieder zurückgegeben werden. 4 Vergleichbarkeit mit Leistungsvermögen und Betrieb Regenklärbecken Die Schachtanlage Budavinci N weist im Bereich der Hydraulik mit einem maximalen Leistungsvermögen von Q = 62 l/(s ha) bis zum Anspringen des Notüberlaufs Vorteile gegenüber einer zentralen Regenwasserbehandlungsanlage auf. Das Rückhaltevermögen des Budavinci N mit für AFS fein ca. 80%, für MKW ca. 93 % und für gelöste Schwermetalle im Zeolith (unbestimmt) ist deutlich größer als das eines zentralen Regenklärbeckens. Bei einem Havariefall werden Leichtstoffe in einem dafür vorgesehenem Raum weitgehend zurückgehalten und können abgesaugt und entsorgt werden. Die Zugänglichkeit des Schachtes ist abhängig von der Lage. Beim Einbau im Straßenraum ist sie im Vergleich zu einem zentralen Reinigungssystem weniger gut zu bewerten. Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 20

22 Wertung Wartung Hydraulik Rückhaltevermögen Anlage Ersatzteile können vorgehalten werden bzw. im vorgesehenen Austauschzeitraum vorausschauend bestellt werden und sind somit als unproblematisch zu bewerten. Die Wartungsintervalle sind mit maximal halbjährlich bis jährlich wesentlich geringer als die zentraler Systeme. Die Dauer einer Wartung (Leeren des Schlammraumes und Spülen der Filterkartusche) je Schacht beträgt ca. 45 Minuten und ist nur in Abhängigkeit von der Anzahl der eingebauten Systeme zu beurteilen und mit einem Regenklärbecken zu vergleichen. De Anlage verfügt über ein Wartungsmodell, das der Betreiber über einen entsprechenden Anbieter bestellen kann. In diesem Fall wird die Anlage nach Herstellerangaben regelmäßig überwacht und gewartet. Dies bietet sich insbesondere für Lösungen im gewerblichen Bereich an, wo nur wenige Anlagen betrieben werden. Alternativ kann der Betreiber sich die erforderlichen Wartungsgeräte anschaffen und die Wartung in eigener Regie übernehmen. Tabelle 4-1: Bewertungsmatrix Vergleich mit einem Regenklärbecken od Vergleich der Anlage Budavinci N mit einem Regenklärbecken Hersteller MeierGuss Bezeichnung/Typ Budavinci Typ N, Anschlussfläche A u = 400 m² Leistungsvermögen + spez. Speicherverhalten + Grobstoffe o AFS fein ++ MKW ++ Havarieverhalten o/- gelöste Schwermetalle + Reinigungsintervalle + Aufwand o Erreichbarkeit Verkehrsraum o/- Ersatzteile + Hydraulik + Rückhaltevermögen + Wartung +/o Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 21

23 In der zusammenfassenden Bewertung ist die Schachtanlage Budavinci N besser zu bewerten als ein zentrales Regenkärbecken ohne Dauerstau, da insbesondere das hydraulische Leistungsvermögen und die Reinigungsleistung deutlich besser sind. 5 Zusammenfassung Das Rückhaltevermögen der dezentralen Budavinci-N-Schachtanlage ist mit 79,8 % für AFS fein deutlich höher als das eines Regenklärbeckens. Der MKW-Rückhalt beträgt gemäß DIBt-Prüfmodalitäten 93,1 % und ist somit deutlich besser als in einem Regenklärbecken. Der Rückhalt von Grobstoffen (100%) entspricht dem eines Regenklärbeckens. Der Rückhalt an gelösten Schwermetallen ist besser als in Regenklärbecken zu beurteilen. Er wurde zwar nicht getestet, jedoch ist ein Rückhalt in gewissem Umfang in der Filtereinheit zu erwarten. Das hydraulische Leistungsvermögen mit r = 62 l/(s ha) ist wesentlich höher als das eines Regenklärbeckens. Im Havariefall können Leichtstoffe in geringem Umfang zurückgehalten und aus einem vorgesehenen Sammelraum abgesaugt werden. Abhängig von der Menge entspricht ist dies gleich oder etwas geringer als in Regenklärbecken zu bewerten. Die Aufwendungen für Kontrolle und Reinigung sind mit maximal halbjährlich bis jährlich wesentlich geringer als die zentraler Systeme. Die Wartung (Leeren des Schlammraumes und Spülen der Filterkartusche bzw. Austausch der Kartusche nach 5 Jahren) wird im Vergleich zu einem Regenklärbecken als weniger aufwendig beurteilt. In der zusammenfassenden Bewertung ist die dezentrale Schachtanlage Budavinci-N überwiegend besser als ein zentrales Regenklärbecken ohne Dauerstau zu bewerten. Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 22

24 6 Verwendete Literatur und Unterlagen DIBt (Deutsches Institut für Bautechnik) (2011): Zulassungsgrundsätze für Niederschlagswasserbehandlungsanlagen. Teil 1: Anlagen zum Anschluss von Kfz-Verkehrsflächen bis m² und Behandlung des Abwassers zur anschließenden Versickerung in Boden und Grundwasser. Deutsches Institut für Bautechnik, Berlin, Februar 2011 DWA (2010): Entwicklung von Prüfverfahren für Anlagen zur dezentralen Niederschlagswasserbehand-lung im Trennverfahren. Auftraggeber: Deutsche Bundesstiftung Umwelt; in Zusammenarbeit mit der TU Kai serslautern und der FH Münster, Kaiserslautern 2010 LANUV NRW (2012): Nachweis der Vergleichbarkeit von dezentralen Behandlungsanlagen Zusammenfassende Darstellung der Prüfungsvorgaben vom MKULNV NRW (2012): Abschlussbericht Dezentrale Niederschlagswasserbehandlungsanlage in Trennsystemen Umsetzung des Trennerlasses. Schreiben an die Behörden NRWs, gez. Kaste, A., Düsseldorf, SEB (Stadtentwässerungsbetriebe), Köln (2011): Dezentrale Niederschlagswasserbehandlung in Trennsystemen- Umsetzung des Trennerlasses. Gefördert vom Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirt schaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen, Köln 2011 Schmitt, T.G.; Welker, A.; Dierschke, M.; Arnold, G.; Wahrmund, D. (2011): Entwicklung und Validierung von Prüfverfahren für dezentrale Niederschlagswasserbehandlungsanlagen. Im Auftrag des MKUNLV NRW (Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen). Vergabe Nr. 08/058.2 Einzelauftrag 6, noch nicht veröffentlicht Uhl, M. (2012/2015): Untersuchung des Straßeneinlaufs Budavinci der Firma MeierGuss Feststoff- und MKW-Rückhalt. Abschlussbericht FH Münster IWARU Corrensenstraße 25, Münster, 18. Dezember 2012 Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 23

25 Anlage 1: Konstruktionszeichnung der Anlage Budavinci N Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 24

26 Anlage 2: Ergebnisse AFS fein -Untersuchung an der Anlage Budavinci N [Uhl, 2012] Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 25

27 Anlage 3: Ergebnisse MKW-Untersuchung an der Anlage Budavinci N [Uhl, 2012] Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 26

28 Anlage 4: Fotodokumentation des Einbaus des Straßeneinlaufschachtes Budavinci N in der B10 zwischen Geislingen an der Steige und Amstetten am 23. bis Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 27

29 Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 28

30 Regenereignis Wartung/ Reinigung Sichtprüfung Anlage Regenereignis Wartung/ Reinigung Sichtprüfung Anlage Anlage 5: Wartungsprotokolle der Anlage Budavinci N Überwachungsprotokoll Gebiet Feldtestanlage BUDAVINCI Hersteller Meierguss Produkt N Datum Anlage in Betrieb ja ja ja ja ja ja ja ja Rückstau/Überstau nein nein nein nein nein nein nein nein Bemerkungen Anlage geöffnet ja ja ja ja ja ja ja ja Sichtprüfung Schwimmstoffe ja ja ja ja ja ja ja ja Sichtprüfung Schlammfang gemessen gemessen gemessen gemessen gemessen gemessen gemessen gemessen Sichtprüfung Zu- /Ablauf ja ja ja ja ja ja ja ja Bemerkungen Art und Menge Grobstoffe < 0,5cm < 0,5cm 0,5 0,7 0,9 0,9 1,2 1,4 Reinigung erforderlich Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Wartung erforderlich Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Beobachtung allgem. Überlauf der Anlage im Vergleich zu anderen Anlagen Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein "Menge" Rückstau kein kein kein kein kein kein kein kein Bemerkungen geprüft Mangold Mangold Günther Mangold Mangold Hansel Mangold Hansel Hydr. Prfg. Durchgeführt. io Überwachungsprotokoll Gebiet Feldtestanlage BUDAVINCI Hersteller Meierguss Produkt N Datum Anlage in Betrieb ja ja ja ja ja ja ja ja Rückstau/Überstau nein nein nein nein nein nein nein nein Bemerkungen Anlage geöffnet ja ja ja ja ja ja ja ja Sichtprüfung Schwimmstoffe ja ja ja ja ja ja ja ja Sichtprüfung Schlammfang gemessen gemessen gemessen gemessen gemessen gemessen gemessen gemessen Sichtprüfung Zu- /Ablauf ja ja ja ja ja ja ja ja Bemerkungen Art und Menge Grobstoffe 1,6 1,8 1,9 2,1 2,1 2,6 3,2 3,9 Reinigung erforderlich Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Wartung erforderlich Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Beobachtung allgem. Überlauf der Anlage im Vergleich zu anderen Anlagen Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein Nein "Menge" Rückstau kein kein kein kein kein kein kein kein Bemerkungen geprüft Günther Hansel Mangold Mangold Hansel Günther Mangold Hansel Hydr. Prfg. Durchgeführt. io Hydr. Prfg. Durchgeführt. io Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 29

31 Regenereignis Wartung/ Reinigung Sichtprüfung Anlage Überwachungsprotokoll Gebiet Feldtestanlage BUDAVINCI Hersteller Meierguss Produkt N Datum Anlage in Betrieb ja ja ja ja ja Rückstau/Überstau nein nein nein nein nein Bemerkungen Anlage geöffnet ja ja ja ja ja Sichtprüfung Schwimmstoffe ja ja ja ja ja Sichtprüfung Schlammfang gemessen gemessen gemessen gemessen gemessen Sichtprüfung Zu- /Ablauf ja ja ja ja ja Bemerkungen Art und Menge Grobstoffe 3,9 4,1 4,3 4,4 4,9 Reinigung erforderlich Nein Nein Nein Nein ja Absaugen des Schlammraumes Wartung erforderlich Nein Nein Nein Nein ja Spülen Filterkartusche Beobachtung allgem. Überlauf der Anlage im Vergleich zu anderen Anlagen Nein Nein Nein Nein Nein "Menge" Rückstau kein kein kein kein kein Bemerkungen geprüft Hansel Mangold Hansel Mangold Hydr. Prfg. Durchgeführt. io Mangold/ Dierschke vor Spülung: 0,363 l/s = 9 l/(s*ha) Hydr. Prfg. Durchgeführt nach Spülung: 3,24 l/s = 80,9 l/(s*ha). Budavinci N - Nachweis der Vergleichbarkeit mit Regenklärbecken 30