Weiterentwicklung des Regelwerks zur Einleitung von Regenwetterabflüssen in Gewässer Theo G. Schmitt, TU Kaiserslautern

Transkript

1 FG Siedlungswasserwirtschaft 17. Symposium Flussgebietsmanagement beim Wupperverband Gebietsforum Wupper der Bezirksregierung Düsseldorf 21./22. Mai 2014 Weiterentwicklung des Regelwerks zur Einleitung von Regenwetterabflüssen in Gewässer Theo G. Schmitt, TU Kaiserslautern

2 Vortragsübersicht rechtliche Grundlagen Regelwerk Regenwasserbewirtschaftung Überblick - Bezug Behandlung / Einleitung DWA-A 100: Leitlinien der integralen SE Kooperationsvorhaben BWK DWA Regenwetterabflüsse Emissionspapier DWA-A 102 Immissionspapier BWK-A 3 Fokus Mischwasserbehandlung Fazit / Ausblick tgs: DWA-Regelwerk zur Regenwasserbehandlung 2

3 EU-Wasserrahmenrichtlinie rechtliche Grundlagen emissionsbezogene Mindeststandards gewässerbezogen weitergehende Maßnahmen; u.a. in Bezug auf Belastungen aus Regenwetterabflüssen! Wasserhaushaltsgesetz (WHG 2009) untergesetzliche Regelungen, z.b. Entwurf Anhang Niederschlagswasser (2008) zur AbwVO NRW Trenngebietserlass DWA-, BWK-Regelwerk Tendenz: Ausweitung Behandlungserfordernis Regenwetterabflüsse! tgs: technisches Regelwerk Regenwetterabflüsse... 3

4 WHG (2009) Niederschlagswasser 54 (1): Definition Abwasser ist das von Niederschlägen aus dem Bereich von bebauten oder befestigten Flächen gesammelt abfließende Wasser ( Niederschlagswasser ) 55 (2): keine Vermischung mit Schmutzwasser Niederschlagswasser soll ortsnah versickert, verrieselt oder direkt oder über eine Kanalisation ohne Vermischung mit Schmutzwasser in ein Gewässer eingeleitet werden notwendige fachliche Abwägung im technischen Regelwerk! 57 (1): Einleiterlaubnis Gewässer - Bedingung Begrenzung der Menge und Schädlichkeit des Abwassers nach Stand der Technik keine bundeseinheitliche Vorgaben Stand der Technik tgs: DWA-Regelwerk zur Regenwasserbehandlung 4

5 Technisches Regelwerk Regenwetterabflüsse a) DWA: System bezogen DWA-A 100 (2006): Leitlinien der integralen Siedlungsentwässerung Handlungsrahmen ATV-A 128 (1977, 1992) mit M 177 (2001): Mischwasserbehandlung DWA-M 153 (2000): Handlungsempfehlungen zum Umgang mit Regenwasser Zusammenführung A 105, A 128/M 177, M 153 (s.u.) tgs: technisches Regelwerk Regenwetterabflüsse... 5

6 Technisches Regelwerk Regenwasserbehandlung b) DWA: Anlagen bezogene RW-Behandlung DWA-A 138 (1990, 2005): Versickerung von Niederschlagwasser DWA-A 166, -M 176, -T3: Bauwerke der zentralen Regenwasserbehandlung Neufassungen 2013 DWA-M 178 (2005) Retentionsbodenfilter aktuell Weiterentwicklung als DWA-A tgs: technisches Regelwerk Regenwetterabflüsse... 6

7 c) Weitere Technisches Regelwerk Regenwasserbehandlung BWK M3 (2001): immissionsorientierte Anforderungen an Misch- und Niederschlagswasser BWK M7 (2008): Detaillierte Nachweisführung immissionsorientierter Anforderungen Zusammenführung: BWK-A 3 (s.u.) länderspezifische Regelungen, u.a. Regenklärbecken Regelungen FGSV Straßenabflüsse (RAS-Ew, RiStWaG) derzeit Überarbeitung RAS-Ew (2014) tgs: technisches Regelwerk Regenwetterabflüsse... 7

8 DWA-A 100: Integrale Siedlungsentwässerung Schutzgüter Entsorgungssicherheit Nutzungssicherung Gewässerschutz sonstige Belange übergeordnete Zielsetzung: möglichst geringe Beeinträchtigung des Wasserhaushalts durch die Siedlungsentwässerung tgs: technisches Regelwerk Regenwetterabflüsse... 8

9 Leitbild Integrales Regenwassermanagement Benchmark unbebauter Zustand blue green dream möglichst geringe Beeinträchtigung des lokalen Wasserhaushalts! tgs: Integrales Regenwassermanagement... tgs: Ganzheitliche Planung der Siedlungsentwässerung 9 9

10 Regelwerk Regenwetterabflüsse Verbandsübergreifende Kooperation DWA - BWK: Systembezogene Regelungen der Misch-und Niederschlagswasserbewirtschaftung Regenwetterabflüsse emissionsbezogene Regelungen in DWA-A 102 o DWA-M 153 Niederschlagsabflüsse o ATV-A 128 / M 177 Mischwasserüberläufe Zusammenführung und Weiterentwicklung immissionsbezogener Regelungen in BWK-A 3 o BWK M 3: vereinfachter Immissionsnachweis o BWK M 7: detaillierter Immissionsnachweis + Integration Immissionsbezogene Inhalte DWA-M tgs: Regenwasserbehandlung in Deutschland... 10

11 Regelungsgegenstand Emissionen stoffliche Belastung der Niederschlagsabflüsse Bewertungssystem Stoffaufkommen, Begrenzung Stoffaustrag relevante Stoffgrößen; Referenzparameter AFS fein, Behandlungserfordernis Wasserhaushalt: Erhalt des lokalen Wasserhaushalts möglichst geringe Beeinträchtigung durch Siedlungsentwässerung Wasserhaushaltsgrößen Sonderfall Mischwasserbehandlung Fortschreibung der Regelungen ATV-A 128 (1992) Anpassung Bemessungs-/Nachweisverfahren Bewertungssystem Gewässerverträglichkeit Immissionsbezogene Regelungen BWK-A 3 Maßnahmen zur Behandlung Spektrum, Wirksamkeit, Anwendungsbereich von Maßnahmen Dezentrale zentrale Behandlungsmaßnahmen tgs: Regenwasserbehandlung in Deutschland... 11

12 Orientierungspunkte Gebot: Erhalt lokaler Wasserhaushalt stoffliche Belastung Niederschlagsabflüsse relevante Stoffgrößen Emissionsbetrachtung Behandlungserfordernis Kategorisierung Herkunftsflächen Behandlung dezentrale und zentrale Anlagen keine Überwachungswerte zur Reinigungsleistung aber: Monitoring zur Erfolgskontrolle Anwendungsbereich vorrangig Entwässerungstechnische Neuerschließungen es braucht Handlungsspielraum! tgs: Regenwasserbehandlung in Deutschland... 12

13 hydrologische Zielgröße Zielgröße lokaler Wasserhaushalt methodischer Ansatz: Wasserhaushaltsgleichung Referenzzustandnach Datengrundlage Hydrologischer Atlas Deutschland (HAD) Bilanzierung nach Flächentypen analog DWA-M 153 und Wirkung von Anlagen und Maßnahmen Bilanzierung für Teilsystem Baugebiet Ersatz-/Ausgleichsmaßnahmen im Einzugsgebiet Festlegung zulässiger Abweichungen?? Anwendungsbereich entwässerungstechnische Neuerschließungen tgs: technisches Regelwerk Regenwetterabflüsse... 13

14 stoffliche Zielgröße stoffbezogene Bewertungskriterien Abfiltrierbare Stoffe als Referenzparameter Feinanteil AFS fein (< 63 µm) Zielgröße zulässiger Frachtaustrag als Rechengröße Belastungskategorien I III: gering.. mäßig.. stark belastet Rechenwerte zum Stoffaufkommen AFS fein Kategorien I-III Vorgaben / Annahmen Stoffrückhalt in Behandlungsanlagen Behandlungserfordernis tgs: Regenwasserbehandlung in Deutschland... 14

15 Behandlungserfordernis vor Einleitung Behandlungserfordernis nach Belastungskategorien Zielgewässer Oberflächengewässer gering belastet (Kategorie I) grundsätzlich ohne Behandlung möglich. mäßig belastet (Kategorie II) stark belastet (Kategorie III) grundsätzlich geeignete technische Behandlung erforderlich Grundwasser Versickerung gemäß DWA-A tgs: Regenwasserbehandlung in Deutschland... 15

16 Anwendungsfall Mischsysteme Vorgaben zur Abflussverschmutzung Referenzparameter AFS fein Verschmutzung Q T, Q R Einfluss Starkverschmutzer: CSB im Trockenwetterabfluss Q T Nachweisverfahren: ggf. Einbeziehung weiterer Stoffparameter (CSB/BSB 5, NH 4 -N, P, ) Einfluss dezentrale Regenwasserbewirtschaftung Flächenabkopplung Q R zum MW-Kanal dezentrale Behandlung C R im Niederschlagsabfluss Wirkung zentraler Behandlungsanlagen gezielter Stoffrückhalt ( klärtechnische Maßnahmen ) Retentionsbodenfilteranlage zur Mischwasserbehandlung Im Nachweisverfahren!! tgs: Regenwasserbehandlung in Deutschland... 16

17 Regelungen Mischwasserbehandlung Vorüberlegungen - Rahmenbedingungen: zukünftige Anwendungen / Fragestellungen Umsetzung MW-Behandlung weit fortgeschritten wenige Anwendungsfälle Bemessung von Anlagen vorrangig: Schmutzfrachtnachweis für bestehende Systeme Orientierung: bisherige Konzepte und Anlagen Anlagen nach ATV-A 128 (1992) nicht ins Unrecht setzen vereinfachtes Bemessungsverfahren Neubemessung einfacher Systeme Gesamtspeichervolumen als Referenz Nachweisverfahren Nachweisverfahren als state of the art tgs: Regenwasserbehandlung in Deutschland... 17

18 vereinfachtes Bemessungsverfahren Eingangs- und Bemessungsgrößen: Fremdwasserabfluss Q F DWA-M 180 (2012) jahreszeitliche Schwankungen: (größere) Werte Winterhalbjahr maßgebend! im Bemessungsgang Begrenzung, z.b. Q F Q S,X Verschmutzung Niederschlagsabfluss C R Rechenwerte AFS fein für Kategorien I..II..III fallspezifische mittlere Verschmutzung C R,AFSfein zulässige Entlastungsrate Normierung rechnerische Entlastungskonzentration C e entsprechend Relation C T,CSB : C R,CSB : C KA,CSB in ATV-A 128 hier keine Berücksichtigung klärtechnische Wirkung tgs: Regenwasserbehandlung in Deutschland... 18

19 Nachweisverfahren als Regelanwendung empfohlen modelltechnische Grundlagen DWA-Themen (2012): Schmutzfrachtsimulation in der Siedlungsentwässerung, DWA-AG ES-2.6 Referenz erforderliches Gesamtspeichervolumen fiktives Zentralbecken modellspezifische Zielgröße zulässige Entlastungsfracht AFS fein [kg/ha a] Ansätze zur Berücksichtigung Abfluss-und frachtmindernder Maßnahmen in Abstimmung mit der Aufsichtsbehörde Fremdwasserabfluss als variable Belastungsgröße Jahresgang z.b. über Monatswerte oder detaillierte Simulationsansätze Wirksamkeit von Behandlungsanlagen stoffspezifische Betrachtung ausweiten: AFS fein, CSB, NH 4 -N, tgs: Regenwasserbehandlung in Deutschland... 19

20 Fazit - Ausblick aktuelle Regelwerksarbeit in Deutschland Differenzierung emissions-/ immissionsbezogene Regelungen einheitliche Bewertungskriterien Regenwetterabflüsse Referenzparameter AFS fein Rechengröße zulässiger Frachtaustrag im Fokus: bestehende (Misch-)Systeme Nachweisverfahren Diskussionsanstoß Mischwasserbehandlung durch EuGh-Urteil 2012 unzureichende Regelung auf EU-Ebene Häufigkeit von Mischwasserüberläufen als zentrales Kriterium offene Diskussion: Nachweiskriterium Überlaufhäufigkeit? tgs: Regenwasserbehandlung in Deutschland... 20

21 FG Siedlungswasserwirtschaft 17. Symposium Flussgebietsmanagement beim Wupperverband Gebietsforum Wupper der Bezirksregierung Düsseldorf 21./22. Mai 2014 Weiterentwicklung des Regelwerks zur Einleitung von Regenwetterabflüssen in Gewässer Theo G. Schmitt, TU Kaiserslautern

22 vereinfachtes Bemessungsverfahren Einzugsgebiet Mustergebiet ATV-A 128 A102 Dimension (AFS) Mittlere Jahresniederschlagshöhe h Na 722,00 mm undurchlässige Gesamtfläche A u 66,00 ha längst Fließzeit im Gesamtgebiet t f 37,00 min mittlere Geländeneigungsgruppe NG m 1,26 - Drosselabfluss zur Kläranlage Q m 98,00 l/s TW-Abfluss 24-h-Mittel Q t24 31,10 l/s Eingabedaten TW-Abfluss Tagesspitze Q tx 48,40 l/s Regenabfluss aus Trenngebieten Q r24 2,30 l/s Schmutzwasserkonzentration c s,csb 150,00 mg/l mittlerer Fremdwasserabfluss Q f 24 7,60 l/s AFS-Schmutzwasserkonzentration c s,afs 150,00 mg/l AFS-Regenwasserkonzentration c r,afs 85,00 mg/l Konzentration im TW-Abfluss c t =c s *(Q t24 -Q f 24 )/Q t24 c t 113,34 mg/l Regenabfluss, 24-h-Mittel Q r24 =Q m -Q t24 -Q rt24 Q r24 64,60 l/s Regenabflussspende q r =Q r24 /A u q r 0,98 l/s TW-Abflussspende aus Gesamtgebiet q t24 =Q t24 /A u q t24 0,47 l/s Fließzeitabminderung a f =0,5+50/(t f +100); >= 0,885 a f 0,89 - mittl. Regenabfluss bei Entlastung Q re =a f *(3,0+3,2*q r )*A u Q re 358,18 l/s mittl. Mischverhältnis m=(q re +Q rt24 )/Q t24 m 11,59 - Einflusswert Jahresniederschlag a h =h Na /800; >=-0,25; <=0,25 a h -0,10 - xa-wert für Kanalablagerungen x a =24*Q t24 /Q tx x a 15,42 - d i -Wert für Kanalablagerungen di=0,001*[1+2*(ng m -1)] di 0, tau-wert für Kanalablagerungen tau=430*q t24 0,45 *di tau 0,47 - Einflusswert Kanalablagerungen a a =(24/x a ) 2 *(2-tau)/10; >=0 a a 0,37 - Einflusswert CSB-TW-Konzentration a c,csb =c t /600; >=1,0 a c,csb 1,00 - Einflusswert AFS-TW-Konzentration a c,afs =MAX(c t,afs /150;1) a c,afs 1,00 - CSB-Bemessungskonzentration c b,csb =600*(a c +a h +a a ) c b,csb 764,44 mg/l normierte AFS-Bemessungskonzentration c b,afs = 600*(a c,afs +a h +a a ) c b,afs 764,44 mg/l maßgebliche Bemessungskonzentration c b =MAX(c b,csb,c b,afs ) c b 764,44 CSB-Entlastungskonzentration c e,csb =(107*m+c b )/(m+1) c e,csb 159,22 mg/l normierte rechnerische Regenwasserkonzentration c r =MAX(c r,afs *107/85;107) c r 107,00 mg/l normierte rechnerische AFS-Entlastungskonzentration c e,afs =(c r *m+c b )/(m+1) c e,afs 159,22 mg/l zulässige Entlastungsrate e 0 =(c r -c k )/(c e -c k ) e 0 41,47 % Hilfsgröße 1 H1=( *q r )/(0,551+q r ) H ,74 - Hilfsgröße 2 H2=(36,8+13,5*q r )/(0,5+q r ) H2 33,82 - spezifisches Speichervolumen V s =H1/(e 0 +6)-H2 V s 21,60 m 3 /ha erforderliches Speichervolumen V=V s *A u V m tgs: Regenwasserbehandlung in Deutschland... 22

23 Einheitliche Zielgröße Misch- und Trennsysteme zulässiger Stoffaustrag AFS fein < 280 kg/ha a tgs: Regenwasserbehandlung in Deutschland... 23