Produktfamilie SediPipe

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1 Aufnahme der Produktfamilie SediPipe in die Liste der genehmigungsfähigen Regenwasserbehandlungsanlagen des LANUV NRW Erläuterung vom 25. September 2015 Aufgestellt: Fränkische Rohrwerke Gebr. Kirchner GmbH & Co. KG Hellinger Straße Königsberg i. Bay.

2 Inhaltsverzeichnis: 1. Gegenstand der Beantragung Produktfamilie SediPipe Anlagentypen und Produktübersicht Funktionsprinzipien Nachweis der Leistungsfähigkeiten Betrieb und Wartung Nachweis der Vergleichbarkeit mit zentralen Anlagen zur Behandlung der Niederschlagswasserabflüsse und Übertragbarkeit auf die gesamte Produktfamilie Nachweis des Stoffrückhalts und der hydraulischen Leistungsfähigkeit Betriebsüberwachung Referenzanlagen (In-situ Untersuchungen) Zusammenfassung Seite 1 von 27

3 Anlagen [1] Untersuchungsbericht Bestimmung der Leistungsfähigkeit einer dezentralen Regenwasserbehandlungsanlage und Einordnung in das Merkblatt DWA-M 153 Anlagentyp SediPipe, IWS / HTWK Leipzig, vom März 2010 [2] Ermittlung der hydraulischen Leistungsfähigkeit sowie der stofflichen Reinigungsleistung einer dezentralen Niederschlagswasserbehandlungsanlage - Typ SediPipe XL 600/12, IKT Gelsenkirchen, [3] Prüfbericht Nr Teilprüfung eines Filterschachtes SediPipe 400/6 bezüglich AFS, TÜV Rheinland LGA Products GmbH, vom [4] Prüfung bezüglich Rückhalt von Leichtflüssigkeiten SediPipe XL 600/x Anlage mit unterschiedlichen Längen, TÜV Rheinland LGA Products GmbH, vom [5] Abschlussbericht Betriebsprüfung Niederschlagswasserbehandlungsanlage SediPipe XL plus 600/24, Grontmij GmbH, vom Seite 2 von 27

4 1. Gegenstand der Beantragung Die Firma Fränkische Rohrwerke, Gebr. Kirchner GmbH & Co. KG (Fränkische), stellt mit der Produktfamilie SediPipe eine umfangreiche Palette an dezentralen Anlagen zur Behandlung von Regenwasser (u.a. von Verkehrsflächen) zur Verfügung. Die Produktfamilie weist hierbei verschiedene Bauformen und Baugrößen auf, um dem Anwender eine bedarfsgerechte Auswahl der Anlagengröße sowie Anpassung an bautechnische Rahmenbedingungen zu ermöglichen. Alle Anlagen basieren jedoch auf dem gleichen Funktionsprinzip und bieten damit vergleichbare betriebliche Aspekte sowie systematisch ableitbare Reinigungsleistungen. Mit dem vorliegenden Bericht werden die Struktur der Produktfamilie SediPipe sowie die Unterschiede der verschiedenen Bauformen erläutert. Neben den Funktionsprinzipien werden im Weiteren die Vergleichbarkeit mit zentralen Anlagen sowie die Übertragbarkeit auf alle Bauformen und größen dargestellt. Fränkische beantragt damit die Aufnahme der Produktfamilie SediPipe in die LANUV- Liste der dezentralen Systeme, deren Vergleichbarkeit mit den zentralen Anlagen gem. Trennerlass vom als nachgewiesen gilt (Erlass des MKULNV vom ). Seite 3 von 27

5 2. Produktfamilie SediPipe Alle Bauformen der Produktfamilie SediPipe sind grundsätzlich gleich aufgebaut. Die Anlagen bestehen aus einem Startschacht (1), einer Sedimentationsstrecke mit integriertem Strömungstrenner (2) und einem Zielschacht mit Rückhalteinrichtung für Schwimmstoffe und Leichtflüssigkeiten (3). Bild 1: Grundsätzlicher Aufbau SediPipe am Beispiel SediPipe level 600/12 Die Produktfamilie unterteilt sich grob in zwei Anlagengruppen, die sich zunächst durch die Baugröße der Start- und Zielschächte unterscheiden. Die Anlagengruppe SediPipe basic / level wurde für die direkte Integration in das Rigolenfüllkörper-System Rigofill Fränkische oder generell für sehr beengte Platzverhältnisse entwickelt. Dementsprechend weisen diese Anlagen sehr kompakte Schächte mit Außenabmessungen 80cm/80cm und Aufsatzrohren DN 500 auf. Die Nennweiten und Baulängen der Sedimentationsstrecken variieren in dieser Gruppe von DN sowie 6 m 12 m, um entsprechend abgestuft, unterschiedliche Reinigungsleistungen anbieten zu können. Die Anlagengruppe SediPipe XL / XL plus hingegen, wurden für größere anschließbare Flächen mit Start- und Zielschächten DN 1000 konzipiert, um u.a. neben hydraulischen Vorteilen auch größer dimensionierte Anschlüsse zu ermöglichen. Die Sedimentationsstrecken variieren hier lediglich in der Baulänge von 6 24 m und besitzen eine Nennweite DN 600. Seite 4 von 27

6 2.1 Anlagentypen und Produktübersicht SediPipe basic Dieser Anlagentyp differenziert sich durch die konstruktive Ausbildung des Zielschachtes, der exakt in das Rastermaß des RigoCollect Füllkörper-Systems Fränkische passt (80cm/80cm). Mit einem abgedichteten Füllkörper-System können Regenrückhaltebecken beliebiger Geometrie und Größe modular aufgebaut werden. SediPipe basic dient hierbei explizit als Regenwasserbehandlungsanlage vor einer Regenwasserrückhaltung mit anschließender, geregelter Ableitung in den Regenwasserkanal oder ein oberirdisches Gewässer (z.b. Bach). Der Zielschacht der SediPipe basic weist eine Auslaufgarnitur auf, die eine gezielte Ableitung in den Tunnel der Füllkörper bei deren gleichzeitiger Entlüftung im Füllvorgang ermöglicht. Die Auslaufgarnitur bildet zusammen mit einer integrierten Tauchwand gleichzeitig den Schwimmstoff- und Leichtflüssigkeitsrückhalt. Der Vorzug dieser Anlage besteht darin, dass ohne zusätzlichen Platzbedarf die SediPipe direkt in den Füllkörper-Behälter unter Beibehaltung aller relevanten Konstruktionsmerkmale eingebunden werden kann. Über die Schächte bleibt die komplette Zugänglichkeit für Wartung und Betrieb erhalten. Sedimentationsstrecke: DN 400, DN 500, DN 600 in Rohrlängen 6 m und 12 m. Bild 2: Anordnungsbeispiel SediPipe basic 600/12 vor RRB (RigoCollect)und Ableitung in Kanal Seite 5 von 27

7 SediPipe level Die SediPipe level wurde insbesondere für den Einsatz unter beengten Platzverhältnissen entwickelt. Die kompakten Start- und Zielschächte (80cm/80cm) erlauben die Anordnung in allen bestehenden Kanaltrassen ohne Konflikt zu bestehenden, angrenzenden Medientrassen. Die Zu- und Ablaufhöhen weisen keinen Sohlsprung auf ( level ) wodurch der Einsatz bei beliebigen, ggf. bestehenden Gefälleverhältnissen möglich ist. Oftmals wird die tiefer liegende Anordnung der Sedimentationsstrecke zum Unterqueren bestehender Medientrassen genutzt. Im Zielschacht ist eine Tauchwand zum Schwimmstoff- und Leichtflüssigkeitsrückhalt integriert. Der Anlagentyp eignet sich besonders zum nachträglichen Einbau in bestehende Kanaltrassen sowie zur Anordnung vor beliebigen nachgeschalteten Bauwerken (z.b. Rückhaltebecken auch in Erdbauweise) und direkter Ableitung in Gewässer. Sedimentationsstrecke: DN 400, DN 500, DN 600 in Rohrlängen 6 m und 12 m Bild 3: Aufbau SediPipe level 600/12 bzw. 600/6 Bild 4: Anordnungsbeispiel SediPipe level 500/12 zur Ertüchtigung einer vorhandenen Regenwasserableitung in ein Gewässer Seite 6 von 27

8 SediPipe XL Mit dem Anlagentyp SediPipe XL wurde die SediPipe level weiter entwickelt und für größere anschließbare Flächen ausgerüstet. Die Start- und Zielschächte DN 1000 erlauben größere Anschlussnennweiten und bieten größere Schlamm- und Ölauffangräume. Zudem kann der Betreiber mit dieser Anlage einen begehbaren Startschacht wählen, um im Bedarfsfall die Sedimentationsstrecke direkt erreichen zu können. Im Zielschacht ist ein Tauchrohr DN 500 zum Schwimmstoff- und Leichtflüssigkeitsrückhalt integriert. Der Einsatzbereich entspricht genau dem der SediPipe level und wird aufgrund der zusätzlichen Baulängen 18 m und 24 m bezüglich der anschließbaren Flächen deutlich erweitert. Sedimentationsstrecke: DN 600 in Rohrlängen 6 m, 12 m, 18 m und 24 m Bild 5: Aufbau SediPipe XL 600/12 Bild 6: Einbaubeispiel SediPipe XL 600/6 Seite 7 von 27

9 SediPipe XL plus Dieser Anlagentyp entspricht im Aufbau und Anwendungsbereich vollständig der SediPipe XL und wurde in der Sedimentationsstrecke um einen oberen Strömungstrenner ergänzt. Hierdurch bietet die SediPipe XL plus zusätzlich die Funktion einer definierten Ölabscheidung im Havariefall bei Regenwetter oder Löschwasserabflüssen. Die Anlagen sind damit in der Lage, nicht nur bei Trockenwetter durch das integrierte Tauchrohr Schwimmstoffe und Leichtflüssigkeiten zurück zu halten, sondern scheiden z.b. Öl oder Diesel bei KFZ-Unfällen aus Regenund/oder Löschwasserabflüssen mit der Leistung eines Abscheiders Klasse I nach DIN EN ab. Durch diese integrierte Zusatzfunktion liegt der besondere Einsatzbereich häufig bei stark unfallträchtigen Verkehrsflächen (z. B. Verladeflächen, Verkehrsknotenpunkte o.ä.) im Zusammenhang mit besonderen Gewässerschutzzielen. Sedimentationsstrecke: DN 600 in Rohrlängen 6 m, 12 m, 18 m und 24 m Bild 7: Aufbau SediPipe XL plus 600/24 Bild 8: Anordnungsbeispiel 4x SediPipe XL plus 600/12 in Parallelanordnung als Vorreinigung vor einem Regenrückhaltebecken Seite 8 von 27

10 Produktübersicht Die Produktfamilie SediPipe umfasst somit 2 Anlagengruppen mit jeweils 2 Anlagentypen, die sich mit verschiedenen Nennweiten und Baulängen der Sedimentationsstrecke insgesamt in nachfolgende 18 Einzelprodukte aufteilen. Die einzelnen Anlagenbezeichnungen sind dabei wie folgt strukturiert: Anlagentyp Nennweite / Rohrlänge der Sedimentationsstrecke Bsp.: SediPipe XL plus 600/24 Typ: SediPipe XL plus Nennweite: DN 600 Rohrlänge: 24 m Einzelprodukte: Anlagengruppe SediPipe basic/level Anlagentyp SediPipe basic: SediPipe basic 400/6 SediPipe basic 500/6 SediPipe basic 500/12 SediPipe basic 600/6 SediPipe basic 600/12 Anlagentyp SediPipe level: SediPipe level 400/6 SediPipe level 500/6 SediPipe level 500/12 SediPipe level 600/6 SediPipe level 600/12 Anlagengruppe SediPipe XL / XL plus Anlagentyp SediPipe XL: SediPipe XL 600/6 SediPipe XL 600/12 SediPipe XL 600/18 SediPipe XL 600/24 Anlagentyp SediPipe XL plus : SediPipe XL plus 600/6 SediPipe XL plus 600/12 SediPipe XL plus 600/18 SediPipe XL plus 600/24 Hinweis: Der Anlagentyp SediPipe XL plus bietet mit der integrierten Ölabscheidefunktionalität eine Reinigungstechnologie, die von den definierten Anforderungen an ein Regenklärbecken gemäß DWA-A 166 deutlich abweicht und diese ergänzt. Der Anlagentyp ist daher nicht Gegenstand des vorliegenden Antrags und wird ausschließlich zur vollständigen Übersicht über die Produktpalette SediPipe dargestellt. Seite 9 von 27

11 2.2 Funktionsprinzipien Sedimentation Die Reinigungsfunktionen aller SediPipe-Anlagen basieren exakt auf dem gleichen Prinzip: der Sedimentation in Anlehnung an das Regenklärbecken gemäß DWA- A 166. Für das Regenklärbecken (RKBmD oder RKBoD im gefüllten Zustand) wird dabei idealerweise eine gleichförmig laminare Durchströmung des Beckenquerschnittes bei Q krit unter hydraulisch definierten Klärbedingungen vorausgesetzt. Als relevanteste Bemessungsgröße dient die Oberflächenbeschickung mit z. B. max. 10m/h (gemäß Trennerlass NRW ). Insbesondere die jüngsten in-situ Untersuchungen haben allerdings gezeigt, dass es in vielen realen Becken nur teilweise zu diesen Strömungsbedingungen kommt. Aufgrund unzureichend gestalteter Zufluss-, Abflussbereiche und/oder unkonkreter Regulierung des Durchflusses auf maximal Q krit kommt es zu Umkehr- und/oder Kurzschlussströmungen, Wirbelbildungen und zu überhöhten, ungleichmäßigen Querschnittströmungen. Im Ergebnis wird oftmals die gewünschte Sedimentationsleistung nicht erreicht und es kommt trotz geforderter Mindestbeckentiefe / Dauerstau von >2m zu Remobilisierung und Austrag von bereits abgesetzten Sedimenten. Bild 9: Regenklärbecken (DWA-A 166) mit ungleichmäßiger Durchströmung Um diese Problemstellungen zu lösen, wird mit dem Konstruktionsprinzip der SediPipe, dass ein bewusst abgestimmtes Verhältnis zwischen Länge und Querschnitt der Sedimentationsstrecke aufweist, der Durchfluss in eine gleichgerichtete Strömung geführt und der Sinkweg der Feststoffpartikel zur Rohrsohle extrem reduziert. Bild 10: SediPipe Prinzip mit gleichförmiger Strömungsführung und reduzierten Sinkwegen Seite 10 von 27

12 Das Volumen des Sedimentationsreaktors, die Länge der Sedimentationsstrecke und die Partikelsinkwege sind so aufeinander abgestimmt, dass möglichst ideale Strömungs- und Klärbedingungen zur Abscheidung von auch feinsten Feststoffen in verschiedenen Prozessphasen entstehen. Den spezifischen Sinkgeschwindigkeiten entsprechend, bleiben dabei im Wesentlichen grobe Feststoffe und Sande bereits im Startschacht liegen. Feine und feinste Partikel werden im Sedimentationsrohr abgeschieden. Da in rohrförmigen Sedimentationsstrecken der Partikelsinkweg gegenüber einem Regenklärbecken gezielt reduziert wird, kann die gemäß DWA-A 166 geforderte Mindestbeckentiefe von 2m nicht gewährleistet werden. In der Folge kommt es bei reinen Sedimentationsrohren sehr schnell zur Remobilisierung und zum Wiederaustrag der feinen Sedimente. Um dies sicher zu verhindern ist es unerlässlich, den durchströmten Rohrquerschnitt vom nicht durchströmten Schlammraum hydraulisch zu trennen. So entsteht ein gesichertes Sedimentdepot, dessen Speichervolumen auf den Schlammanfall in Abhängigkeit von der Größe des angeschlossenen Einzugsgebietes und den abgezielten Wartungsintervallen ausgelegt ist. Bild 11: SediPipe Prinzip mit Wirkungsweise des Strömungstrenners Alle SediPipe-Anlagen weisen hierzu einen Strömungstrenner auf, der durch eine geometrisch definierte Gitterstruktur diese hydraulische Trennung in allen Betriebszuständen garantiert, die vertikalen Sedimentationsprozesse nicht behindert und zudem die Wartungsprozesse (Inspektion / Reinigung) ermöglicht. Bild 12: eingebaute Sedimentationsstrecke SediPipe DN600 mit Strömungstrenner Seite 11 von 27

13 Rückhalt und Abscheidung von Leichtflüssigkeiten Alle Anlagentypen SediPipe sind mit Tauchwänden oder Tauchrohren im Zielschacht ausgerüstet. Hierdurch wird ein Ölrückhalt gemäß den Anforderungen der DWA-A 166 an Regenklärbecken zur Verfügung gestellt. Insbesondere bei Trockenwetter können so ausreichend große Speicherräume je Einzelanlage (z. B. SediPipe XL 600/24 5,5 m 3 ) gewährleistet werden. Mit Mehrfachanlagen sind damit bei Bedarf auch Rückhaltevolumina >30 m 3 realisierbar. Bild 13: SediPipe Rückhalt von Leichtflüssigkeiten (bei Trockenwetter) Da Havariefälle mit austretenden Leichtflüssigkeiten (z. B. PKW/LKW-Unfall) durchaus auch zusammen mit Niederschlagsereignissen stattfinden oder dabei auch Abflüsse im Zusammenhang mit Löschtätigkeiten entstehen können, wurde der Anlagentyp SediPipe XL plus zusätzlich mit einer Ölabscheidefunktion ausgestattet. Die Ölabscheidung erfolgt hierbei im Wesentlichen mit Hilfe eines oberen Strömungstrenners über die SediPipe Rohrstrecke. Das Öl sammelt sich am Rohrscheitel und fließt, dem Gefälle folgend, dem Zielschacht zu. Dort bildet sich eine sehr stabile Leichtflüssigkeitsschicht vor dem Tauchrohr, die auch bei hoher hydraulischer Belastung der Anlage ohne Wiederaustrag als sicheres Depot dient. Diese Anlagen stellen ausdrücklich keinen Ölabscheider dar, bieten aber für Durchflüsse bis 30 l/s sehr große Abscheideleistungen analog eines Abscheiders nach DIN EN 858-1, Klasse I. Bild 14: SediPipe Abscheidung von Leichtflüssigkeiten bei Havariefällen (z. B. bei Regenwetter oder mit Löschwasserzufluss) Seite 12 von 27

14 2.3 Nachweis der Leistungsfähigkeiten Sedimentation Für den Nachweis der Reinigungsleistung von SediPipe Anlagen liegen Laboruntersuchungen zum einen im Modellmaßstab im relativen Vergleich zum Regenklärbecken RKB nach DWA-A 166 und zum anderen an 1:1 Anlagen vor. Die Modelluntersuchungen erfolgten durch die HTWK Leipzig bereits 2005 im M = 1:10 und wurden 2010 im M = 1:5 erweitert, um labortechnisch alle Baugrößen in allen erforderlichen Durchflusssituationen abbilden zu können. Die Ergebnisse können dem Untersuchungsbericht Bestimmung der Leistungsfähigkeit einer dezentralen Regenwasserbehandlungsanlage und Einordnung in das Merkblatt DWA- M 153 Anlagentyp SediPipe, IWS / HTWK Leipzig, vom März 2010 entnommen werden (vgl. Anlage [1]). Im Zuge dieser Modelluntersuchungen wurde zunächst ein möglichst ideal gleichmäßig durchströmtes RKB nach DWA-A 166 mit AFS beschickt und die Sedimentationsleistung bei Oberflächenbeschickung 10 m/h ermittelt. Unter Verwendung von CaCO3 (Korngrößenspektrum gegenüber Millisil W4 enger gestuft und mit höherem Anteil feiner Kornfraktionen) wurde für das RKB bei stationär gleichförmiger Durchströmung für diese Modellbedingungen ein AFS - Rückhalt von 46,6% ermittelt. Da in der Realität viele Niederschläge diese diskutierten Abflüsse und resultierenden Oberflächenbeschickungen nicht erreichen, kann davon ausgegangen werden, dass damit in der langzeitlichen Betrachtung ein AFS Rückhalt von >50 % sicher erzielt wird. Im Weiteren wurden alle Baugrößen SediPipe unter gleichen Modellbedingungen untersucht und die Durchflüsse ermittelt, bei denen exakt die gleiche Sedimentationsleistung wie beim RKB mit 10 m/h Oberflächenbeschickung (D24 gemäß DWA-M 153) vorliegt. Anhand dieses Durchflusses je Anlagengröße wurde dann über z. B. r krit = 15 l/s*h die maximal anschließbare Einzugsgebietsfläche ermittelt. Bild 15: Vergleich ASS (AFS CaCO 3) RKB / SediPipe 600/12 [1] Seite 13 von 27

15 Anhand dieser Leistungsbestimmung im relativen Vergleich zum RKB nach DWA-A 166 wurden die SediPipe Anlagen je Baugröße mit anschließbaren Flächen am RKB referenziert und damit in das DWA-M 153 eingeordnet. Bild 16: Anschließbare Flächen je SediPipe - Anlagentyp und größe im direkten Vergleich zum RKB mit Oberflächenbeschickung 10 m/h (gelb markiert sind die relevanten Werte für r krit = 15 l/s*ha gemäß Trennerlass NRW ) Labortechnische Leistungsnachweise an 1:1 Anlagen wurden im Rahmen von verschiedenen Forschungsvorhaben und Zulassungsprozessen geführt. Um die Übertragbarkeit der o.g. Modelluntersuchungsergebnisse auf die realen Anlagen zu belegen, werden exemplarisch die Ergebnisse der 1:1-Untersuchungen einer möglichst großen als auch einer sehr kleinen Anlage herangezogen. Zum einen wird für die große Anlage auf die Untersuchungen des IKT Gelsenkirchen zum Nachweis der Vergleichbarkeit der dezentralen Regenwasserbehandlungsanlage SediPipe mit einem Regenklärbecken im Sinne des Trennerlasses (gemäß Erlass des MKULNV vom ; Prüfungsvorgaben vom ) verwiesen. Hierbei wurden Reinigungsleistungen (u. a. AFS, Millisil W4) exemplarisch an der SediPipe XL 600/12 geprüft. Die Ergebnisse können dem Untersuchungsbericht Ermittlung der hydraulischen Leistungsfähigkeit sowie der stofflichen Reinigungsleistung einer dezentralen Niederschlagswasserbehandlungsanlage - Typ SediPipe XL 600/12, IKT Gelsenkirchen, vom , entnommen werden (vgl. Anlage [2]). Zum anderen wurde im Rahmen einer gesonderten Untersuchung für eine kleine Anlage (SediPipe level 400/6) durch den TÜV Rheinland, LGA Products GmbH, die Reinigungsleistung (AFS, Millisil W4) nach den DIBt-Zulassungsgrundsätzen für Niederschlagswasserbehandlungsanlagen geprüft. Seite 14 von 27

16 Die Ergebnisse können dem Prüfbericht Nr Teilprüfung eines Filterschachtes SediPipe 400/6 bezüglich AFS, TÜV Rheinland LGA Products GmbH, vom (vgl. Anlage [3]), entnommen werden. Rückhalt und Abscheidung von Leichtflüssigkeiten Der Nachweis der Abscheideleistung von Leichtflüssigkeiten wurde durch den TÜV Rheinland - LGA Würzburg gemäß DIN EN durchgeführt. Die Ergebnisse können dem Untersuchungsbericht Prüfung bezüglich Rückhalt von Leichtflüssigkeiten SediPipe XL 600/x Anlage mit unterschiedlichen Längen, TÜV Rheinland LGA Products GmbH, vom , entnommen werden (vgl. Anlage [4]). Bild 17: Abscheideleistung Leichtflüssigkeiten SediPipe XL plus 2.4 Betrieb und Wartung Der Betrieb einer SediPipe-Anlage unterscheidet sich nicht von dem eines üblichen Regenwasserkanals. Dem Konstruktionsprinzip geschuldet wird der Durchfluss ausschließlich hydraulisch durch den Wasserspiegel- bzw. Druckunterschied zwischen Start- und Zielschacht gesteuert. Da die Anlagen keinerlei Filter, elektronische Steuerelemente, Schieber o. ä. aufweisen, definiert sich der Wartungsintervall ausschließlich durch das verfügbare Schlammraumvolumen im Verhältnis zur Charakteristik und Bewirtschaftung des Einzugsgebietes und dem daraus resultierenden Feststoffeintrag. Hierbei wurde das Schlammraumvolumen so dimensioniert, dass bei einem durchschnittlichen Schmutzanfall (ca. 800 kg/ha*a) eine Wartung alle 2 Jahre im Zusammenhang mit den regelmäßig durchzuführenden Kanalspülarbeiten möglich wird. Als Schlammraum dient das Volumen unter dem Strömungstrenner sowie das Startschachtvolumen bis Oberkante Strömungstrenner. Grobe Bestandteile und Sande bleiben dabei im Wesentlichen bereits im Startschacht und Feinpartikel im Sedimentationsrohr liegen. Um das spezifische Wartungsintervall gesichert festlegen zu können, wird empfohlen innerhalb der ersten 1-2 Betriebsjahre eine TV- Inspektion der Anlage im ungereinigten Zustand durchzuführen (Dauerstau ist hierzu langsam abzusenken), um im Bezug auf den Betriebszeitraum optisch den Füllzustand des Schlammraums zu ermitteln. Es hat sich als sichere und wirtschaftlichste Vorgehensweise etabliert, die Reinigung der Anlage dann konsequent in diesem Intervall und möglichst im Zusammenhang mit weiteren Kanalspülarbeiten durchzuführen. Seite 15 von 27

17 Zwischen den Reinigungszeitpunkten ist es ergänzend möglich, im Zuge einfacher Sichtkontrollen auch den Schlammspiegel anhand der weißen Wartungsplattform im Startschacht zu kontrollieren. Die Plattform ist auf Höhe des Strömungstrenners installiert und dient zum einen dazu Reinigungs- und Inspektionsgerät in das Sedimentationsrohr einzubringen. Zum anderen dient sie als optischer Indikator für den Schlammspiegel im Startschacht. Ist die weiße Plattform nicht mehr sichtbar, muss davon ausgegangen werden, dass der komplette Schlammraum bis zur Grenze gefüllt ist und umgehend eine Reinigung erfolgen muss. Bild 18: Startschacht mit Wartungsplattform Aufgrund des Anlagenkonzeptes und den nicht erforderlichen Filterelementen, kann es in den SediPipe-Anlagen also zu keiner abflussreduzierenden Kolmation bzw. Verstopfung kommen. Betrieblich ist ausschließlich die regelmäßige Entleerung des Schlammraumes zu garantieren, was durch definierte Wartungsintervalle gewährleistet wird und zusätzlich durch einfache Sichtprüfungen abgesichert werden kann. Auf eine automatisierte Schlammspiegelmessung mit Störmeldeeinrichtung, zugehörige Steuertechnik, Stromanschluss und entsprechende Wartungsaufwendungen kann somit verzichtet werden. Entsprechende Hinweise können auch den Ergebnissen der Laborprüfung bzw. den Betriebsüberwachungen nach Anlage [2] und [5] entnommen werden. Da der Strömungstrenner auch bei Durchflüssen deutlich über Q krit die Remobilisierung von Sedimenten verhindert, ist es im Betrieb zudem möglich die Anlage höher hydraulisch auszulasten. In der Regel stellt erst der hydraulische Rückstau in das Zulaufkanalnetz das limitierende Kriterium zur Anordnung eines hydraulischen Bypass (z. B. vorgeschalteter BÜ oder Bypass-Leitung am Startschacht) dar. SediPipe-Anlagen benötigen somit keine hydraulische Vorentlastung zur Durchflussbegrenzung auf Q krit. Seite 16 von 27

18 Wartung Die Wartung und Reinigung der SediPipe-Anlagen erfolgt unter Nutzung üblicher Kanalspültechnik. Im ersten Schritt wird dabei das Dauerstauvolumen der Anlage über den Startschacht mittels Spül-Saugfahrzeug abgesaugt. Der Schlammraum des Sedimentationsrohres ist über eine EPDM-Rückschlagklappe mit dem Startschacht verbunden, die hierbei bereits aufgrund des negativen Rohrgefälles einen freien Rückfluss des Schlamms in den Schacht ermöglicht. Bild 19: Absaugen des Dauerstaus und Hochdruckreinigung SediPipe Im zweiten Schritt wird der Hochdruckspülschlauch oberhalb des Strömungstrenners eingebracht, die Sedimentationsstrecke mit üblichen Spüldrücken von bar in Richtung Startschacht gereinigt und das Spülgut dort abgesaugt. Dieser Vorgang ist 1 bis 2 mal zu wiederholen um auch ggf. festsitzenden Schmutz zu lösen. Abschließend wird im dritten Schritt der Endschacht separat gespült und gereinigt. Das entnommene Wasser und der Schlamm sind analog zu sonstigem Kanalspülgut auf ihre Beschaffenheit zu prüfen und fachgerecht zu entsorgen. Seite 17 von 27

19 3. Nachweis der Vergleichbarkeit mit zentralen Anlagen zur Behandlung der Niederschlagswasserabflüsse und Übertragbarkeit auf die gesamte Produktfamilie 3.1 Nachweis des Stoffrückhalts und der hydraulischen Leistungsfähigkeit Wie bereits im Kapitel 2.3 erläutert, wurde das Stoffrückhaltevermögen und die hydraulische Leistungsfähigkeit von SediPipe exemplarisch an einer großen Anlage SediPipe XL 600/12 (IKT Gelsenkirchen) und an einer kleinen Anlage SediPipe level 400/6 (TÜV Rheinland, LGA Products GmbH) geprüft. SediPipe XL 600/12 Die Ergebnisse können dem Untersuchungsbericht Ermittlung der hydraulischen Leistungsfähigkeit sowie der stofflichen Reinigungsleistung einer dezentralen Niederschlagswasserbehandlungsanlage - Typ SediPipe XL 600/12, IKT Gelsenkirchen, vom , entnommen werden (vgl. Anlage [2]). Bild 20: Zusammenfassung der Labortechnischen Untersuchungen (Auszug aus [2]) Im Zusammenhang mit dieser Untersuchung ist hervorzuheben, dass die damalige Wahl der anschließbaren Fläche mit m 2 in Abhängigkeit von den limitiert verfügbaren Pumpenkapazitäten des Prüflabors erfolgt ist. Die modelltechnischen Untersuchungen (vgl. Kapitel 2.3, Bild 16) haben im direkten Leistungsvergleich zum RKB (r krit = 15 l/s*ha) anschließbare Flächen von m 2 ermittelt, die allerdings aufgrund der sehr großen hydraulischen Durchflüsse im Maßstab 1:1 im Labor nicht dargestellt werden konnten. Daraus lässt sich die grundsätzliche Notwendigkeit ableiten, derartige Anlagen bezüglich ihrer Leistungsfähigkeit zum Stoffrückhalt im Modellmaßstab zu prüfen und die Ergebnisse an realen Anlagen mit verfügbaren labortechnischen Möglichkeiten zu verifizieren. Nachfolgend werden die Prüfergebnisse aus Anlage [2] zusammengefasst, für das Beispiel SediPipe XL 600/12 dargestellt und im Weiteren bezüglich ihrer Übertragbarkeit anhand des Parameters 1 (AFS) diskutiert. Seite 18 von 27

20 Bild 21: Zusammenfassung der Labortechnischen Untersuchungen (Auszug aus Anlage [2]) Bild 22: (Auszug aus Anlage [2]) Seite 19 von 27

21 Unter Zugrundelegung der reduzierten Einzugsfläche von m 2 ergab sich demnach ein AFS-Rückhalt (Millisil W4) im langjährigen Mittel von ca. 88 %. Die Anlage übertrifft damit extrem die geforderten > 50 % im Vergleich zum RKB. Des Weiteren wurden in den Teilprüfungen 1 bis 3 unter definierter Zulauffracht und gleichförmigen Durchflüssen Rückhaltegrade von ca. 80 bis 93 % ermittelt. Zum Übertrag der ermittelten Leistungsfähigkeiten auf die gesamte Produktfamilie werden die Ergebnisse der Modelluntersuchungen nach Anlage [1] herangezogen. Hierzu werden die im Maßstab 1:1 ermittelten Stoffrückhalte im Bezug zum Durchfluss mit den Modellergebnissen verglichen. Bild 23: SediPipe 600/12 - Vergleich Rückhalt AFS aus Modelluntersuchungen aus Anlage [1] mit 1:1-Untersuchungen IKT Gelsenkirchen aus Anlage [2] (rote Eintragungen: TP 1-3) Im Ergebnis lässt sich feststellen, dass die Rückhalteleistungen der 1:1-Versuche die Ergebnisse der Modellversuche bestätigen. Insbesondere ist dabei hervorzuheben, dass der Vergleich der absoluten Rückhaltegrade zwischen Modellversuch und 1:1- Versuch bei geringen Durchflüssen eine relativ genaue Übereinstimmung aufzeigt. Seite 20 von 27

22 SediPipe level 400/6 Die Ergebnisse können dem Prüfbericht Nr Teilprüfung eines Filterschachtes SediPipe 400/6 bezüglich AFS, TÜV Rheinland LGA Products GmbH, vom (vgl. Anlage [3]), entnommen werden. Entsprechend dem direkten, modelltechnischen Vergleich zum RKB mit 10m/h Oberflächenbeschickung (vgl. Kap. 2.3) wurde die anschließbare Fläche mit 4.000m 2 gewählt. Bild 24: Anschließbare Flächen SediPipe level je Anlagengröße im direkten Vergleich zum RKB mit Oberflächenbeschickung 10 m/h (gelb markiert sind die relevanten Werte für r krit = 15 l/s*ha gemäß Trennerlass NRW ) Nachfolgend werden die Prüfergebnisse aus Anlage [3] zusammengefasst und im Weiteren bezüglich ihrer Übertragbarkeit anhand des Parameters 1 (AFS) diskutiert. Bild 25: (Auszug aus Anlage [3]) Zur Vergleichbarkeit werden nachfolgend die festgestellten Stoffausträge als Rückhaltegrade im Zusammenhang mit den Volumenströmen je Teilprüfung sowie der Gesamtrückhalt der Anlage dargestellt. Teilprüfung Volumenstrom [l/s] 1 2, Rückhalt je Teilprüfung i.m. [%] 87,5 81,1 56,5 - Rückhalt der Gesamtanlage gemäß Formel DIBt 75,5 Bild 26: Darstellung der ermittelten Rückhaltegrade je Teilprüfung gemäß Anlage [3] Seite 21 von 27

23 Unter Zugrundelegung der Einzugsfläche von m 2 ergab sich demnach ein AFS- Rückhalt (Millisil W4) im langjährigen Mittel von ca. 75,5 %. Die Anlage übertrifft damit deutlich die geforderten > 50 % im Vergleich zum RKB. Des Weiteren wurden in den Teilprüfungen 1 bis 3 unter definierter Zulauffracht und gleichförmigen Durchflüssen Rückhaltegrade von ca. 56 bis 87 % ermittelt. Zum Übertrag der ermittelten Leistungsfähigkeiten auf die gesamte Produktfamilie werden die Ergebnisse der Modelluntersuchungen nach Anlage [1] herangezogen. Hierzu werden die im Maßstab 1:1 ermittelten Stoffrückhalte im Bezug zum Durchfluss mit den Modellergebnissen verglichen. Bild 27: SediPipe 400/6 - Vergleich Rückhalt AFS aus Modelluntersuchungen aus Anlage [1] mit 1:1-Untersuchungen TÜV Rheinland (LGA) aus Anlage [3] (rote Eintragungen: TP 1-3) Im Ergebnis lässt sich feststellen, dass die Rückhalteleistungen der 1:1-Versuche die Ergebnisse der Modellversuche bestätigen. Der Vergleich der absoluten Rückhaltegrade zwischen Modellversuch und 1:1-Versuch bei geringen Durchflüssen zeigt analog zu SediPipe XL 600/12 eine relativ genaue Übereinstimmung auf. Besonders bemerkenswert ist die festgestellte, deutliche höhere Rückhalteleistung der 1:1-Versuche bei größeren Durchflüssen, was durch das sehr ausgeprägte, positive Batch-Reaktorverhalten realer SediPipe - Anlagen und dessen Berücksichtigung im Prüf- und Analyseverfahren (TP1 4 gemäß DIBt-Prüfverfahren) begründet ist. Seite 22 von 27

24 Fazit: Aus den Vergleichsergebnissen beider Anlagengrößen kann abgeleitet werden, dass die Modelluntersuchungen bei kleinen Durchflüssen relativ genau die Ergebnisse von 1:1-Untersuchungen abbilden und bei größeren Durchflüssen Reinigungsleistungen ausweisen, die noch deutlich unter den tatsächlichen Leistungen der realen Anlagen liegen. Insbesondere der im 1:1-Versuch ermittelte Gesamtrückhalt der SediPipe level 400/6 von 75,5% gegenüber den geforderten >50% stellt klar, dass die SediPipe-Anlagen mit den empfohlenen Anschlussflächen bei r krit = 15 l/sha dementsprechend noch deutliche Reserven aufweisen. Aufgrund der Verifizierung anhand einer sehr kleinen sowie einer möglichst großen Anlage kann gesichert festgestellt werden, dass die Ergebnisse der Modelluntersuchungen nach Anlage [1] gesichert als Maßstab für die Übertragbarkeit der nachgewiesenen Stoffrückhalte (Nachweis der anschließbaren Flächen für den geforderten AFS-Rückhalt > 50 %; vgl. Kapitel 2.3, Bild 16) über alle Anlagentypen und Baugrößen der Produktfamilie herangezogen werden können. Seite 23 von 27

25 3.2 Betriebsüberwachung Referenzanlagen (In-situ Untersuchungen) Gemäß Erlass des MKULNV vom sind zum Nachweis der Vergleichbarkeit von dezentralen Regenwasserbehandlungsanlagen mit zentralen Anlagen gemäß Trennerlass neben dem Stoffrückhaltevermögen von AFS > 50 % auch ein mit dem RKB vergleichbarer Betrieb nachzuweisen. Hierzu wurden an verschiedenen Anlagen von der Grontmij GmbH, Köln, Betriebsüberwachungen in-situ über alle Witterungsperioden durchgeführt. Um eine Übertragbarkeit der Ergebnisse auf alle Anlagengrößen zu ermöglichen, wurden hierbei sowohl eine möglichst große als auch eine sehr kleine Anlage ausgewählt. Universitätsgelände Köln (Biozentrum) SediPipe basic 400/6 Hier wurde im Juni 2010 die kleinste Baugröße SediPipe nach ca. 4 Jahren Betriebszeitraum von einer lokalen Kanalreinigungsfirma unter Aufsicht der Grontmij GmbH gewartet. Da seit der Inbetriebnahme (Neubau des Biozentrums) noch keine Inspektion oder Reinigung stattgefunden hatte, konnte zu Beginn ein Betriebszustand begutachtet werden, der aufgezeigt hat, dass es trotz extremer Überschreitung der empfohlenen Wartungszeiträume zu keiner hydraulischen Leistungseinschränkung der Anlage kam. Der Schlammraum war deutlich überfüllt, aber dennoch war in der nachfolgenden Versickerungsrigole kaum Feststoffeintrag zu finden. Nach der Wartung gemäß Kapitel 2.4 wurde die Anlage über 1 Jahr ohne Mängel im Betrieb überwacht und die Vergleichbarkeit zu zentralen Anlagen bestätigt. Bild 28: SediPipe basic 400/6 - Biozentrum, Köln Vergleich vor/nach der Wartung Die Ergebnisse können dem Untersuchungsbericht Ermittlung der hydraulischen Leistungsfähigkeit sowie der stofflichen Reinigungsleistung einer dezentralen Niederschlagswasserbehandlungsanlage - Typ SediPipe XL 600/12, IKT Gelsenkirchen, vom , entnommen werden (vgl. Anlage [2]). Stadtentwässerung Düren (Papiermühle) SediPipe XL plus 600/24 In diesem Praxisbeispiel wurde ein klassisches Regenklärbecken durch die bisher größte Bauform der SediPipe ersetzt und unter sehr beengten Verhältnissen auf der bestehenden Regenwasser-Kanaltrasse im vorhandenen Straßenraum eingebaut. Seite 24 von 27

26 Sowohl der Einbau im Juni 2014 als auch die Betriebsüberwachung seit Inbetriebnahme wurde von der Grontmij GmbH begleitet bzw. durchgeführt. Auch diese Anlage wurde insgesamt 1 Jahr über alle Witterungsperioden hinweg überwacht und die Ergebnisse weisen einen mängelfreien Betrieb sowie die Funktionstüchtigkeit nach. Bild 29: SediPipe XL plus 600/24 - Papiermühle, Stadtentwässerung Düren Begleitung des Einbaus vor Ort Bild 30: SediPipe XL plus 600/24 - Papiermühle, Stadtentwässerung Düren Reinigung und Inbetriebnahme Die Ergebnisse können dem Abschlussbericht Betriebsprüfung Niederschlagswasser-behandlungsanlage SediPipe XL plus 600/24, Grontmij GmbH, vom , entnommen werden (vgl. Anlage [5]). Fazit: Mit beiden in-situ Betriebsüberwachungen wurde ein mängelfreier Betrieb ohne hydraulische Einschränkungen oder sonstige Auffälligkeiten nachgewiesen. Bei beiden Anlagen konnte belegt werden, dass eine problemfreie Wartung gemäß Herstellerangabe mittels Einsatz von lokal verfügbarer Kanalreinigungs- und Inspektionstechnik möglich ist. Da die Betriebsüberwachungen gezielt an kleinster und größter Bauform der SediPipe durchgeführt wurden, kann daraus abgeleitet werden, dass jeweils die extremsten Rahmenbedingungen für den Betrieb und Wartung geprüft wurden und somit die Ergebnisse auf alle Anlagentypen und Baugrößen der gesamten Produktfamilie übertragen werden können. Seite 25 von 27

27 Zusammenfassung Die Produktfamilie SediPipe weist mit vier verschiedenen Anlagentypen in variierenden Baugrößen insgesamt 18 einzelne Anlagen zur Behandlung von Niederschlagsabflüssen auf. Alle Anlagen sind gleichartig aufgebaut und unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Schachtbauform sowie Baulänge und Durchmesser des Sedimentationsrohres. Das Funktionsprinzip zum Stoffrückhalt basiert auf der Sedimentation von groben bis sehr feinen Feststoffen (AFS) sowie dem Rückhalt bzw. der gezielten Abscheidung von Leichtflüssigkeiten. Zur Optimierung der Sedimentationsprozesse und zur effektiven Remobilisierungsverhinderung wird ein Strömungstrenner eingesetzt. Die Reinigungsleistungen wurden im direkten Vergleich zum Regenklärbecken institutionell durch Modellversuche nachgewiesen und mittels Laborversuche an 1:1-Anlagen verifiziert. Da für alle Baugrößen der SediPipe-Anlagen vergleichbare, modelltechnische Nachweise der Leistungsfähigkeiten vorliegen, können diese zur anlagenspezifischen Festlegung der maximalen Anschlussflächen (Rückhalt AFS > 50 %) sowie als Übertragungsmaßstab der 1:1 - Ergebnisse auf die gesamte Produktfamilie herangezogen werden. Das Anlagenkonzept gewährleistet eine sehr hohe hydraulische Leistungsfähigkeit, die auch langzeitlich durch die betrieblichen Prozesse nicht eingeschränkt werden kann. Die erforderlichen Wartungsaufwendungen entsprechen den üblichen Inspektions- und Reinigungsarbeiten einer äquivalenten Länge an Regenwasserkanal und können in regelmäßigen Intervallen zusammen mit dem Kanalnetz durchgeführt werden. Eine hydraulische Vorentlastung (Überlauf/Bypass) zur Durchflussbegrenzung auf Q krit ist nicht erforderlich. Anhand von einjährigen in-situ Betriebsüberwachungen sowohl für eine kleinste als auch für eine größte Baugröße der SediPipe, wurde in der Praxis der mängelfreie Betrieb, die dauerhafte Funktionalität sowie die nachhaltig Durchführbarkeit der Anlagenwartung bestätigt. Die positiven Ergebnisse aus beiden Grenzbereichen können somit ebenfalls auf die gesamte Produktfamilie übertragen werden. Für die dargestellten Nachweise zum Stoffrückhalt sowie die Ergebnisse der Betriebsüberwachungen wurde die Übertragbarkeit auf alle SediPipe - Anlagen aufgezeigt. Seite 26 von 27

28 Auf Basis des damit erbrachten Nachweises der Vergleichbarkeit von dezentralen Regenwasserbehandlungsanlagen mit zentralen Anlagen gemäß Trennerlass (Erlass des MKULNV vom ), sind für die Produktfamilie SediPipe die Voraussetzungen zur Aufnahme in die LANUV-Liste der nachgewiesenen dezentralen Anlagen gegeben. Königsberg, Fränkische Rohrwerke Gebr. Kirchner GmbH & Co. KG i. V. Michael Schütz i.a. Frieder Kießling Leiter Entwicklung/Produktmanagement Technisches Produktmanagement Drainage Systeme Drainage Systeme Seite 27 von 27