IKT – Institut für Unterirdische Infrastruktur · IKT – Institut für Unterirdische Infrastruktur 4 von 39 2 Hydraulische Leistungsfähigkeit und Durchlaufzeit Die Prüfung der

IKT – Institut für Unterirdische Infrastruktur

Ermittlung der hydraulischen Leistungsfähigkeit sowie der stofflichen Reinigungsleistung einer

dezentralen Niederschlagswasserbehandlungsanlage

Typ Sedi®-pipe XL 600/12

Auftraggeber: Fränkische Rohrwerke Gebr. Kirchner GmbH & Co KG

Max-Planck-Str. 2, 01987 Schwarzheide

Bearbeitung: IKT – Institut für Unterirdische Infrastruktur gGmbHExterbruch 1, 45886 Gelsenkirchen

Prüfbericht Nr.: D00496-1

Datum: 23. Oktober 2012

ANSPRECHPARTNER AUFTRAGGEBER:

Dipl.-Ing. Dietmar Adams Tel.: +49 (0)3575 292240

ANSPRECHPARTNER BEARBEITUNG:

Dipl.-Ing. Christoph Bennerscheidt Tel.: +49 (0)209 17806-25

Dipl.-Ing. (FH) Sandra Loos Tel.. +49 (0)209 17806-22


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Inhaltsverzeichnis

1 Beschreibung der zu untersuchenden Anlage ................................................... 3

2 Hydraulische Leistungsfähigkeit und Durchlaufzeit ............................................ 4

3 Ermittlung des Rückhalts von Feststoffen .......................................................... 6

3.1 Ermittlung des Rückhalts feinkörniger, mineralischer AFS (Parameter 1).......... 7

3.2 Ermittlung des Rückhaltes grobkörniger, mineralischer, abfiltrierbarer Stoffe (Parameter 2) ................................................................................................... 11

3.3 Ermittlung des Rückhaltes von grobkörnigen Schwebstoffen (Parameter 3 und 4) ......................................................................................... 12

4 Ermittlung des Rückhaltes von Mineralölkohlenwasserstoffen......................... 15

5 Zusammenfassung der labortechnischen Untersuchungen ............................. 17

6 In-situ-Untersuchungen.................................................................................... 18

6.1 In-situ-Untersuchungen der Sedi®-pipe Anlage in Köln.................................... 19

6.1.1 Erstuntersuchung ....................................................................................... 20

6.1.2 Langzeituntersuchung in Betrieb................................................................ 25

6.1.3 Abschlussuntersuchung: ............................................................................ 25

6.1.4 Hydraulische Leistungsfähigkeit ................................................................. 27

6.2 In-situ-Untersuchungen der Sedi®-pipe Anlage in Oyten ................................. 28

7 Literatur ............................................................................................................ 32


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1 Beschreibung der zu untersuchenden Anlage

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

Quelle: Fränkische Rohrwerke Gebr. Kirchner GmbH & Co. KG

Abbildung 1: Längsschnitt / Grundriss Sedi®-pipe XL (600/12).

Abbildung 2: Aufgebaute Sedi®-pipe (600/12) im IKT.

Sedimentationsstrecke

Zielschacht

Startschacht


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2 Hydraulische Leistungsfähigkeit und Durchlaufzeit

Die Prüfung der hydraulischen Leistungsfähigkeit erfolgte mit unterschiedlichen Zuflussmengen bis zum Erreichen der Leistungsfähigkeit der IKT-Prüfanlage von ca. 20 l/s.

Die Zuflussmengen [l/s] werden unter Einbeziehung der vom Hersteller angegebenen angeschlossenen Fläche und angenommenen Prüfregenspenden berechnet. Als Prüfregenspenden werden in den Zulassungsgrundsätzen des DIBts Niederschlagsintensitäten von 2,5 l/(s*ha), 6,0 l/(s*ha), 25 l/(s*ha) bzw. 100 l/(s*ha) genannt [1]. Diese wurden als Grundlage zur Bestimmung der Zuflussmengen herangezogen.

Unter Berücksichtigung der Leistungsgrenze der eingesetzten Prüfanlage im IKT (20 l/s) wurde vom Hersteller eine angenommene angeschlossene Fläche von 2.000 m² genannt. Bei einer Regenintensität von 100 l/s*ha ergibt sich somit ein Volumenstrom von 20,0 l/s (vgl. Tabelle 1). Das Erreichen der hydraulischen Leistungsfähigkeit der Sedi®-pipe XL 600/12 war unter diesen Randbedingungen nicht zu erwarten, so dass die Wasserstandsentwicklung in den beiden Schächten ausreichend durch eine Inaugenscheinnahme beurteilt werden konnte.

Tabelle 1: Prüfregenspenden und Volumenströme zur Untersuchung der hydraulischen Leistungsfähigkeit.

Teilprüfung

[Nr.]

Regenintensität

[l/s*ha]

Volumenstrom*1

[l/s]

1 2,5 0,5

2 6,0 1,2

3 25,0 5,0

4 100,0 20,0

*1 berechnet aus Multiplikation der maximal anschließbaren Fläche (2.000 m²) mit der jeweiligen Regenintensität

Vor diesem Hintergrund konnte während der Teilversuche 1 – 4 zu keinem Zeitpunkt ein hydraulisches Versagen festgestellt werden. Die Anlage konnte Volumenströme von bis zu 20 l/s (entsprechend einer Regenintensität von 100 l/s*ha) sicher ableiten.

Ermittlung der Durchlaufzeit

Gemäß [1] hat die Probennahme nach Beginn der Beaufschlagung plus der rechnerischen Durchlaufzeit (Austausch des Gesamtwasservolumens) des Anlagenvolumens zu erfolgen. Hierbei wird angenommen, dass die Durchlaufzeit gleich der Zeit ist, die für den Austausch des gesamten Anlagenvolumens bei einem konstanten Wasserzufluss berechnet werden kann (rechnerische Durchlaufzeit). Tracer-Untersuchungen im Rahmen von [2] an einer semizentralen


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

Formel 1: Ermittlung der rechnerischen Durchlaufzeit

min85111.52,1

134.6 s

s

ll

Abbildung 3: Grüne Färbung des Wassers im Zulaufschacht der Sedi®-pipe Anlage nach der

Zugabe von Uranin.

Zulauf in den

Startschacht

grüne Färbung durch den Tracer Uranin


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Tracer-Versuch zur Bestimmung der Durchlaufzeit an der

dezentralen Regenwasserbehandlungsanlage Typ: Sedi®-pipe

0

50

100

150

200

250

300

0:00

:00

0:05

:00

0:10

:00

0:15

:00

0:20

:00

0:25

:00

0:30

:00

0:35

:00

0:40

:00

0:45

:00

0:50

:00

0:55

:00

1:00

:00

1:05

:00

1:10

:00

1:15

:00

1:20

:00

1:25

:00

1:30

:00

1:35

:00

1:40

:00

1:45

:00

1:50

:00

1:55

:00

2:00

:00

2:05

:00

2:10

:00

2:15

:00

2:20

:00

2:25

:00

2:30

:00

2:35

:00

2:40

:00

2:45

:00

Zeit [hh:mm:ss]

Ura

nin

[p

pB

]

TracerErstes Uranin kommt im Zielschacht anZeitpunkt: 28 Minuten nach Zugabe

Uranin wird im Startschacht zugegebenZeitpunkt: 0 Minuten

Sättigung des Uranins (Maximum erreicht)Zeitpunkt: 50 Minuten nach Zugabe

Eingestellter Durchfluss: 1,2 l/s

Abbildung 4: Konzentrationsverlauf des Tracers zur Bestimmung der Durchlaufzeit.

Auf Grundlage dieser Messung wurden die Vorlaufzeiten für die einzelnen Teilprüfungen 1-3 zur Ermittlung der Reinigungsleistung von

feinkörnigen, mineralischen abfiltrierbaren Stoffen sowie

Mineralölkohlenwasserstoffen

bis zur jeweiligen ersten Probennahme ermittelt. Zusammenfassend ergaben sich die in Tabelle 2 dargestellten Vorlaufzeiten bis zur ersten Probeentnahme für die jeweiligen Teilprüfungen.

Tabelle 2: Gewählte Vorlaufzeiten der Teilprüfungen 1 bis 3 auf .

Teilprüfung

[Nr.]

Prüfdauer

[min]

Rechnerische Vorlaufzeiten nach DIBT

[min]

Vorlaufzeit bis zur ersten Probenahme*

[min]

1 480 204,5 120

2 200 85,2 50

3 48 20,5 12

* Die Werte basieren auf der gemessenen Durchlaufzeit bei einer Beschickung mit 1,2 l/s (Teilprüfung 2). Die Vorlaufzeiten für die Teilprüfungen 1 und 3 wurden unter Annahme eines lineraren Zusammenhangs zwischen Beschickungsmengen und Durchlaufzeit berechnet.

3 Ermittlung des Rückhalts von Feststoffen

Im Anschluss an die Ermittlung der hydraulischen Leistungsfähigkeit sowie der Bestimmung der Durchlaufzeit wurde in drei Schritten der Rückhalt von vier


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Feststoffgruppen geprüft (4-Parameter-Modell). Hierbei wurden folgende Stoffe eingesetzt:

Parameter 1: Feinkörnige, mineralische, abfiltrierbare Stoffe (AFS, MILLISIL W4). (vgl. [1])

Parameter 2: Grobkörnige, mineralische, abfiltrierbare Stoffe (AFS, Kies-Sand-Gemisch mit einer Korngrößenverteilung zwischen 0,1 mm und 4,0 mm). (vgl. [2]

Parameter 3: Grobkörnige Schwebstoffe als Granulat aus PE (Polyethylen), schwimmend mit einer Dichte von ρ = 0,95 g/cm³. (vgl. [2])

Parameter 4: Grobkörnige Schwebstoffe als Granulat aus PS (Polystyrol), absinkend mit einer Dichte von ρ = 1,05 g/cm. (vgl. [2])

Im ersten Schritt wurde der Rückhalt von feinkörnigen, mineralischen, abfiltrierbaren Stoffen (AFS) ermittelt. Anschließend erfolgte die Ermittlung der Reinigungsleistung grobkörniger, mineralischer AFS (Kies-Sand-Gemisch) und im letzten Schritt wurde die Abscheideleistung von grobkörnigen Schwebstoffen (Granulat) ermittelt. Die Versuche wurden in Laborversuchen im Maßstab 1:1 durchgeführt.

3.1 Ermittlung des Rückhalts feinkörniger, mineralischer AFS (Parameter 1)

In Anlehnung an die als Entwurf vorliegenden Zulassungsgrundsätze für „Niederschlagswasserbehandlungsanlagen“ (Februar 2010) des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) [1] wurde der Rückhalt von feinkörnigen, mineralischen, abfiltrierbaren Stoffe (AFS) durch die Aufbringung eines Quarzmehls (MILLISIL W4) der Quarzwerke GmbH mit einer Jahresfracht in Höhe von 50 g/m² angeschlossener Fläche ermittelt. Die AFS wurden dem Beschickungsvolumenstrom in drei Teilprüfungen im Verhältnis 3:2:1 mittels eines Banddosierers zugegeben (vgl. Tabelle 3) und decken einen Korngrößenbereich von 0 µm bis 400 µm ab. Im Rahmen eines vierten Teilversuchs wurde untersucht, inwieweit zurückgehaltene AFS bei einem stärkeren Regenereignis von 100 l/s*ha ausgespült werden.


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Tabelle 3: Versuchsparameter zur Ermittlung des Rückhaltes feinkörniger, mineralischer, abfiltrierbarer Stoffe (AFS).

Teilprüfung

[Nr.]

Regenintensität

[l/s*ha]

Volumenstrom

[l/s] *1 *2

Quarzmehl

[kg] *2 [g/l]

Prüfdauer

[min]

Proben

[Anzahl]

1 2,5 0,5 50,0 3,47 480 10

2 6,0 1,2 33,33 2,31 200 10

3 25,0 5,0 16,67 1,16 48 10

4 100,0 20,0 0,00 0,00 15 15

Summe: 100,00 743 45

*1 berechnet aus Multiplikation der maximal anzuschließenden Fläche (2.000 m²) mit der jeweiligen Prüfregenspende

*2 einzuhalten mit einer maximalen Abweichung von ± 5 % [1]

Zur Probeentnahme wurde ein im Auslauf der zu prüfenden Anlage installiertes Probennahmerohr verwendet. In den Teilprüfungen 1-3 wurden nach der jeweiligen Vorlaufzeit 5-mal in gleichen Abständen über die Prüfzeit verteilt Proben entnommen. Abweichend von den Zulassungsgrundsätzen des DIBt wurde zunächst eine Mischprobe von ca. 30 Liter über das Probennahmerohr in einer Wanne mit 60 Liter Fassungsvermögen gesammelt. Aus dieser so entstandenen Mischprobe wurden anschließend zwei Einzelproben (Doppelbeprobung) je Probenahme von jeweils 1 Liter durch Eintauchen einer Glasflasche bei kontinuierlicher Durchmischung entnommen. Im Rahmen von versuchsbegleitenden Untersuchungen wurde die Genauigkeit dieser Art der Probeentnahme untersucht. Für den hier zu berücksichtigenden Fall mit einem Größtkorn im Ablauf von ca. 0,063 mm (vgl. Anhang „Partikelanalysen der Ablaufproben einer Sedi®-pipe XL Anlage 600/12 aus einer Untersuchung des IKT nach den DIBt-Prüfbestimmungen“) liegt die Genauigkeit bei 0,5 % (Vergleich eingestellte Konzentration zu gemessener Konzentration). Die restlichen 4 Probeentnahmen wurden gleichmäßig über die Restprüfzeit verteilt durchgeführt. Bei der vierten Teilprüfung wurden insgesamt 15 Proben je 1 Liter (eine Probe pro Minute) direkt aus dem Volumenstrom über die Prüfzeit verteilt entnommen. Alle Proben wurden unmittelbar nach der Versuchsdurchführung mittels Unterdruck-Membranfiltration analysiert. Eingesetzt

wurden Filter mit einer Maschenweite von 0,45 m mit einem Durchmesser von 90 mm.

Die Beurteilung des Rückhalts erfolgte durch den Vergleich zwischen der zugegebenen Konzentration im Zulauf (Zugabekonzentration) und der im Ablauf ermittelten Konzentration (Auslaufkonzentration) an AFS. Zur Ermittlung der Auslaufkonzentration wurde die in den Zulassungsgrundsätzen [1] angegebene


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Formel (vgl. Formel 2) zur Berechnung herangezogen. Dazu wird das während der Teilprüfungen 1 bis 3 tatsächlich eingestellte Beschickungsvolumen (VPr,n) mit der gemittelten Ablaufkonzentration (Cn) multipliziert. Der Ausspülversuch (Teilprüfung 4) wird in dieser Berechnungsform mit einem Faktor von 0,5 berücksichtigt. Die jeweils ermittelten Frachten (B1-4) der Teilprüfungen werden anschließend zu einer Gesamtfracht Bges aufsummiert.

Formel 2: Ermittlung der Ablauffracht gem. DIBt, 2010 [1].

Bges= VPr,1 • C1 + VPr,2 • C2 + VPr,3 • C3 + 0,5 • (VPr,4 • C4)

Darin bedeuten:

Bges Gemittelte Ablauffracht gesamt [mg]

VPr,n Beschickungsvolumen der Teilprüfung [l]

Cn Gemittelte Ablaufkonzentration der Teilprüfung [mg/l]

Zusätzlich zum Rückhalt feinkörniger, mineralischer, abfiltrierbarer Stoffe sollte ermittelt werden, in welchem Korngrößenbereich sich die zurückgehaltenen bzw. die nicht zurückgehaltenen Feinpartikel befinden. Dazu wurden zusätzlich zur Probeentnahme zur Ermittlung des Rückhaltes feinkörniger, mineralischer, abfiltrierbarer Stoffe (MILLISIL W4) am Anfang, in der Mitte und am Ende der jeweiligen Teilprüfungen Proben von ca. 400 ml entnommen. Anschließend wurden im Institut für Wasserbau und Siedlungswasserwirtschaft Prof. Dr.-Ing Hubertus Milke (IWS), ein In-Institut der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (HTWK Leipzig), die Korngrößenverteilungen der Einzelproben ermittelt. Die Ergebnisse sind im Anhang I als abgeschlossener Bericht dargestellt.

Die während der Versuchsdurchführung eingestellten und aufgezeichneten Daten sowie die Ergebnisse der Teilprüfungen sind in Tabelle 4 aufgeführt.


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Tabelle 4: Versuchsparameter und Ergebnisse der Versuche zur Ermittlung des Rückhaltes feinkörniger, mineralischer, abfiltrierbarer Stoffe.

Teilprüfung 1*1 2*2 3*2 4*3

Tatsächlicher Volumenstrom [l/s] 0,5 1,2 5,1 20,0

Tatsächliche Versuchdauer [min] 486 204 51 13

Volumen [l] 14.580 14.688 15.362 15.600

Zugabekonzentration i. M. CE [g/l] 3,48 2,43 1,14 0,00

Auslaufkonzentration i. M. CA [g/l] 0,25 0,31 0,24 0,10

Rückhalt jeder Teilprüfung i. M. [%] 92,88 87,24 79,95 -

Rückhalt der Gesamtanlage gem. Formel DIBt [%]

87,91 *4

*1 10 Proben *2 10 Proben *3 13 Proben *4 basiert auf ungerundeten Werten

156001536214688580.14

)00,0600.155,0()14,1362.15()43,2688.14()48,3580.14((1,

GesC = 1,73 g/l

156001536214688580.14

)10,0600.155,0()24,0362.15()31,0688.14()25,0580.14((2,

GesC = 0,21 g/l

Der rechnerische Durch ergibt sich aus dem Verhältnis zwischen Ablaufkonzentration und Zulaufkonzentration [%] zu:

%1,12100728,1

209,0

l

gl

g

Durchgang

Der Rückhalt ergibt sich somit zu 100 % - 12,1 % = 87,9 %

Die tatsächlichen Prüfdauern der ersten drei Teilprüfungen weichen um drei bis sechs Minuten von den Prüfdauern gem. [1] und Tabelle 3 ab, da diese um die Probenahmezeit (letzte Probenahme des jew. Teilversuchs am Versuchende) durch das Erstellen der Mischprobe verlängert wurde. Für die Teilprüfung 4 (Ausspülversuch) konnte der Volumenstrom von 20 l/s auf Grund des großen Wasservolumens, nicht über eine Versuchszeit von 15 Minuten aufrecht erhalten werden. Der Wasservorrat war bereits nach 13 Minuten erschöpft.


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Die Analyse der Proben aus dem ersten Teilversuch wiesen mit Konzentrationen zwischen von 0,24 g/l bis 0,33 g/l einen deutlichen Anstieg über die Prüfdauer auf. Mit einer Steigerung des Volumenstroms in Teilprüfung 2 konnte ein ähnlicher Verlauf festgestellt werden. Die Konzentration der ersten Probe betrug 0,26 g/l und die der letzten Probe 0,33 g/l. In Teilprüfung 3 blieb die Konzentration von 0,21 g/l bis 0,24 g/l über die Versuchsdauer konstant. Beim Ausspülversuch (Teilprüfung 4) stieg die Konzentration ab der zweiten Probennahme mit einer Konzentration von 0,05 g/l bis zur 6. Probenahme auf ein Maximum von 0,20 g/l. Anschließend verringerte sich die Konzentration kontinuierlich bis auf 0,04 g/l bei der letzten Probe (Probe 13). Die Ergebnisse sind zum Einen in Tabelle 4 in tabellarischer Form und zum Anderen in Abbildung 5 als Ganglinie der Konzentrationen über die Probennahmen dargestellt.

Konzentrationsverlauf der Anlaysen der Teilprüfungen 1 bis 4

0,00

0,03

0,05

0,08

0,10

0,13

0,15

0,18

0,20

0,23

0,25

0,28

0,30

0,33

0,35

0,38

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Probe [Nr.]

Ko

nze

ntr

ati

on

AF

S [

g/l]

Teilprüfung 4 (Ausspülversuch 100 l/s*ha)

Teilprüfung 3 (25 l/s*ha)

Teilprüfung 1 (2,5 l/s*ha)

Teilprüfung 2 (6,0 l/s*ha)

Abbildung 5: Konzentrationsverlauf (AFS) der Teilprüfungen 1-4 über die entnommenen Proben.

3.2 Ermittlung des Rückhaltes grobkörniger, mineralischer, abfiltrierbarer Stoffe (Parameter 2)

Im zweiten Schritt wurde der Rückhalt von mineralischen Grobpartikeln im Korngrößenbereich von 0,1 mm bis 4,0 mm (Kies-Sand-Gemisch) ermittelt. Dazu wurde dem Beschickungsvolumenstrom ein Gemisch aus Quarzsand (0,1 mm – 0,3 mm) und Quarzkies (3,0 mm – 4,0 mm) im Verhältnis von 9:1 zugegeben. Zur Bestimmung der im Auslauf der Anlage ausgespülten Masse an Grobpartikeln sowie des Größtkorns wurde der gesamte Volumenstrom über einen Siebturm aus drei Einzelsieben (0,71 mm, 0,30 mm, 0,09 mm Maschenweite) geleitet. Die Beurteilung erfolgte über einen Vergleich der zugegebenen Gesamtmasse zu der ausgespülten


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Masse an Grobstoffen im Auslauf. Vor dem Hintergrund, dass grobkörnige mineralische Stoffe im Rohr als Geschiebe transportiert werden und lediglich bei starken Regenereignissen von den verschmutzten Verkehrsflächen mobilisiert werden, wurde der Rückhalt des Parameters 2 mit den beiden Beregnungsintensitäten 25 l/s*ha (Teilprüfung 3) und 100 l/s*ha Teilprüfung 4) durchgeführt. In der Teilprüfung 3 wurde die Verschmutzung zugegeben und mit der Teilprüfung 4 die Remobilisierbarkeit der zugegebenen Sand-Kies-Mischung überprüft.

Tabelle 5: Parameter der Versuche zur Ermittlung des Rückhaltes grobkörniger, mineralischer Stoffe (Kies und Sand).

Teilprüfung

[Nr.]

Regenintensität

[l/s*ha]

Volumenstrom

[l/s] *1

Quarzkies und -sand

[kg]

Prüfdauer

[min]

3 25,0 5,0 100,0 48

4 100 20,0 0,0 15


Während der Versuchsdurchführung der Teilprüfungen 3 und 4 wurde lediglich eine Vernachlässigbarkeit kleine Menge (< 10 g) an grobkörnigen, mineralischen Stoffen (Kies und Sand) als Siebrückstand auf den Sieben festgestellt werden (vgl. Tabelle 6). Hieraus leitet sich ein Gesamtrückhalt von 100 % ab.

Tabelle 6: Ergebnisse der Versuche zur Ermittlung des Rückhaltes grobkörniger, mineralischer Stoffe (Kies und Sand).

Teilprüfung 3 4

Zugabemenge Kies und Sand [ml] 100,0 0,00

Ausgespülte Menge [ml] 0,00 0,00

Rückhalt [%] 100 -

Gesamtrückhalt [%] 100

3.3 Ermittlung des Rückhaltes von grobkörnigen Schwebstoffen (Parameter 3 und 4)

Im letzten Schritt wurde der Rückhalt an nicht organischen Schwebstoffen durch die Zugabe von Kunststoffgranulaten unterschiedlicher Dichte ermittelt. Eingesetzt wurde aufschwimmendes PE-Granulat mit einer Dichte von ρ = 0,95 g/cm³ und absinkendes PS-Granulat mit einer Dichte von ρ =1,05 g/cm³. Auch hier erfolgte die Absiebung des gesamten Volumenstroms über Edelstahlsiebe (0,71 mm, 0,30 mm, 0,09 mm). Die Beurteilung erfolgte über einen Vergleich der zugegebenen Gesamtmasse zu der ausgespülten Masse an Kunststoffgranulaten im Auslauf.


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Tabelle 7: Parameter der Versuche zur Ermittlung des Rückhaltes von Schwebstoffen.

Teilprüfung

[Nr.]

Regenintensität

[l/s*ha]

Volumenstrom

[l/s] *1

PE- und PS-Granulat

[ml]

Prüfdauer

[min]

3 25,0 5,0 100,0 48

4 100 20,0 0,0 15

Während der einzelnen Teilversuche konnten keine ausreichenden Mengen zur Massenbestimmung an Schwimm- und Schwebstoffen als Siebrückstand auf den Sieben festgestellt werden. Dies entspricht einem Gesamtrückhalt von 100 %.

Tabelle 8: Ergebnisse der Versuche zur Ermittlung des Rückhaltes von Schwebstoffen.

Teilprüfung 3 4

Zugabemenge PE- & PS Granulat [ml] 100,0 0,00

Ausgespülte Menge [ml] 0,00 0,00

Rückhalt [%] 100 -

Gesamtrückhalt [%] 100

Im Anschluss an die stofflichen Untersuchungen (grobkörnige, mineralische, abfiltrierbare Stoffe (AFS) sowie grobkörnige Schwebstoffe) wurde die Anlage entleert und das Sedimentationsrohr (soweit möglich) inspiziert (vgl. Abbildung 6).

1 2


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Abbildung 6: 1 und 2: Zulaufbereich in das Sedimentationsrohr nach Abschluss der stofflichen Untersuchungen. 3: „Strömungstrenner“ im Einlaufbereich des Sedimentationsrohres nach Abschluss der stofflichen Untersuchungen. 4: Startschacht nach Abschluss der stofflichen Untersuchungen.

Anhand der Bilder in Abbildung 6 ist erkennbar, dass ein Teil des zugegebenen Quarzmehls bereits im Startschacht zurückgehalten wurde. Im Einlaufbereich des Sedimentationsrohres war deutlich sichtbar, dass sich MILLISIL zum einen unterhalb des „Strömungstrenners“ und zum anderen im Randbereich des „Strömungstrenners“ abgesetzt hat.

3 4


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4 Ermittlung des Rückhaltes von Mineralölkohlenwasserstoffen

Mit dieser Prüfung wird ermittelt, wie hoch die Menge der von der Anlage zurückgehaltenen Mineralölkohlenwasserstoffen ist. Die Prüfung erfolgt ebenfalls in Anlehnung an die Zulassungsgrundsätze für „Niederschlagswasserbehandlungsan-lagen“ (Februar 2010) des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) [1]. Aufgrund der Ergebnisse der Tracer-Untersuchungen (vgl. Abbildung 4) konnte auf eine gemessene Durchlaufzeit zurückgegriffen werden. Die hieraus berechnete 1,5-fache Prüfdauer ist jeweils kleiner als die Mindestprüfdauern. Vor diesem Hintergrund wurde die Mindestprüfdauern von 200, 80 und 20 Minuten gewählt.

Beschreibung des Versuchs zur Ermittlung des Rückhaltes von Mineralölkohlenwasserstoffen (MKW)

Zunächst wurde die Gesamtfracht an Mineralölkohlenwasserstoffen (MKW) in Abhängigkeit der angegebenen maximalen Anschlussfläche ermittelt. Mit einer angenommenen Jahresfracht an Kohlenwasserstoffen von 0,68 g MKW/m² [1] und einer angeschlossenen Fläche von 2.000 m² ergibt dies eine aufzubringende Menge an MKW in Höhe von 1.360 g. Die Prüfung wurde unter Verwendung von Heizöl EL durchgeführt.

Tabelle 9: Parameter der Versuche zur Ermittlung des Rückhaltes von Mineralölkohlenwasserstoffen.

Teilprüfung Regenintensität Soll-Volumenstrom Soll-MKW Soll-Prüfdauer

[Nr.] [l/s*ha] [l/s] *1 *2 [g] *3 in 5 min

[g/l] [min]

1 2,5 0,5 453,3 3,022 200

2 6,0 1,2 453,3 1,259 80

3 25,0 5,0 453,3 0,302 20

4 100,0 20,0 0,000 0,0 15

Summe: 1360 315




Die Gesamtmenge an MKW von 1.360 g wurde jeweils zu einem Drittel (Verhältnis 1:1:1) innerhalb der ersten fünf Minuten der drei Teilprüfungen zudosiert.

Die Probeentnahme erfolgte über ein am Auslauf der zu prüfenden Behandlungsanlage montiertes Probennahmerohr. In Anlehnung an [1] wurden in den Teilprüfungen 1 -3 gleichmäßig über die Prüfzeit verteilt 10-mal zwei Teilproben


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à 75 ml mit einem Messzylinder aus Glas entnommen und zu zwei Mischproben zusammengefügt (Doppelbestimmung). In Teilversuch 4 wurden mit Erreichen des erforderlichen Volumenstroms 4-mal zwei Teilproben à 200 ml mit einem Messzylinder aus Glas entnommen und ebenfalls zu zwei Mischproben zusammengefügt. Die Analyse der gewonnenen Proben erfolgte im Hygieneinstitut Gelsenkirchen mittels H-53-Methode. Die Bestimmung des Rückhaltes der Gesamtanlage wurde analog zum Vorgehen zur Bestimmung des Rückhaltes von feinkörnigen, mineralischen, abfiltrierbaren Stoffen (AFS) unter Verwendung der Formel 1 durchgeführt.

Ergebnisse der Versuche zur Ermittlung des Rückhaltes von Mineralölkohlenwasserstoffen

Die während der Versuche eingestellten und aufgezeichneten Daten sowie die Gesamtergebnisse der Probenanalysen sind nachfolgend in Tabelle 10 dargestellt.

Tabelle 10: Ergebnisse der Versuche zur Ermittlung des Rückhaltes von Mineralölkohlenwasserstoffen.

Teilprüfung 1 *1 2 *1 3 *1 4 *1

Tatsächlicher Volumenstrom [l/s] 0,5 1,2 5,0 20,0

Tatsächliche Versuchdauer [min] 200 80 20 15

Volumen [l] 6000 5760 6000 18000

Zugabekonzentration i. M. CE [mg/l] 75,5 78,7 75,5 0,0

Auslaufkonzentration i. M. CA [mg/l] 0,10 *2 0,16 0,10 *2 0,23

Rückhalt jeder Teilprüfung i. M. [%] 99,9 99,8 99,9 -

Rückhalt der Gesamtanlage gem. Formel DIBt [%]

99,9 *3

*1 2 Proben *2 Werte unterhalb der Nachweisgrenze von 0,1 mg/l (H-53-Methode) *3 basiert auf ungerundeten Werten

Während der Durchführung der Versuche konnten keine Besonderheiten bezüglich des Betriebsverhaltens festgestellt werden. Der Rückhalt an Mineralölkohlenwasserstoffen ist über die drei Teilprüfungen konstant bei ca. 99 %.

Die Anlage wurde in Anlehnung an die Zulassungsgrundsätze für „Niederschlagswasserbehandlungsanlagen Teil 1“ des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) bewertet (vgl. [1]). Hierdurch ergibt sich ein Rückhalt an Mineralölkohlenwasserstoffen (MKW) von 99,9 %.


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5 Zusammenfassung der labortechnischen Untersuchungen

Anlagenbezeichnung: Sedi®-pipe XL 600/12

Hersteller: Fränkische Rohrwerke Gebr. Kirchner GmbH+Co KG

Hydraulische Leistungsfähigkeit

Ergebnis: Leistungsfähigkeit >> 20,0 l/s

Bemerkungen: Hydraulische Leistungsfähigkeit der zu prüfenden Anlage übersteigt die Kapazität der Prüfanlage des IKT mit 20 l/s.

Stoffrückhalt bei einer angeschlossene Fläche: 2000 m²

Parameter 1: Feinkörnige, mineralische abfiltrierbare Stoffe (AFS)

Prüfparameter: MILLISIL W4

Korngrößenbereich 0 µm bis 400 µm

Gesamtergebnis: 87,9 % Rückhalt gem. [1]

Parameter 2: Grobkörnige, mineralische Stoffe (Kies und Sand)

Prüfparameter: Kies und Sand

Korngrößenbereich 0,1 mm bis 4,0 mm

Gesamtergebnis: 100 % Rückhalt

Parameter 3: Schwebstoffe

Prüfparameter Polyethylen-Granulat ρ = 0,95 g/cm³

Polystyrol-Granulat ρ = 1,05 g/cm³

Gesamtergebnis: 100 % Rückhalt

Parameter 4: Mineralölkohlenwasserstoffe

Prüfparameter: Heizöl EL

Gesamtergebnis: 99,9 % Rückhalt


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6 In-situ-Untersuchungen

Zu den Laborversuchen zur Ermittlung der Reinigungsleistung einer Sedi®-Anlage (Typ Sedi®-pipe XL 600/12) im IKT wurde eine auf dem Gelände der Universität in Köln eingebaute Sedi®-pipe Anlage (Typ Sedi-pipe basic 400/6) in das Untersuchungsprogramm mit einbezogen. Ziel dieser In-situ-Untersuchungen ist die Beobachtung und Beurteilung einer eingebauten Sedi®-pipe Anlage im Betrieb. Dazu wurde die Anlage einer Erstbesichtigung unterzogen und die Planungsunterlagen mit den tatsächlich vor Ort festgestellten Bedingungen verglichen. Anschließend erfolgte eine intensive Untersuchung der Anlage. Diese gliederte sich in folgende Arbeitsschritte:

1. Absaugen des in der Anlage vorhandenen Wassers mittels Saugwagen.

2. Inspektion des Start- und Zielschachtes und Messung des vorhandenen Schlammspiegels.

3. Inspektion des Sedimentationsrohres mit einer Kanalinspektionskamera.

4. Reinigung des Sedimentationsrohres mittels Hochdruckspülung.


6. Inspektion der nachgeschalteten Versickerungsrigole

Darüber hinaus wurde die Anlage (Start- und Zielschacht) über einen Beobachtungszeitraum von 12 Monaten regelmäßig inspiziert und der Schlammspiegel gemessen.

Zusätzlich zu den In-situ-Untersuchung der Anlage in Köln konnte eine Begutachtung einer eingebauten Sedi®-pipe Anlage (Typ Sedi®-pipe XL 600/12) in Oyten in das Untersuchungsprogramm einbezogen werden. Diese befindet sich im Randbereich der Bundesautobahn A1, in Fahrtrichtung Hamburg vor der Abfahrt Oyten und ist Bestandteil der Autobahnentwässerung. Bei dieser Anlage erfolgte vornehmlich die Begleitung der Wartungs- und Reinigungsarbeiten durch den Betreiber der Anlage (Autobahnmeisterei). Anlehnend an das Vorgehen der Untersuchungen in Köln wurden hier folgende Arbeitsschritte durchgeführt:

1. Absaugen des in der Anlage vorhandenen Wassers mittels Saugwagen.

2. Inspektion des Start- und Zielschachtes.

3. Inspektion des Sedimentationsrohres mittels einer Kanalinspektionskamera.

4. Reinigung des Sedimentationsrohrs mittels Hochdruckspülung.



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6.1 In-situ-Untersuchungen der Sedi®-pipe Anlage in Köln

Auf dem Gelände der Universität Köln (Biozentrum) wurde 2006 eine Sedi®-pipe Anlage (Typ Sedi-pipe basic 400/6) in Betrieb genommen. An dieser sind ca. 2.370 m² Dach- und Parkplatzfläche angeschlossen. Das Niederschlagswasser wird im Auslauf der Sedi®-pipe in dahinterliegende Füllkörper-Rigolen (Typ „Rigo fill® inspect“) geleitet. Laut Bemessung nach DWA-M 153 wurde ein Durchgangswert von 0,65 errechnet. An die Sedi-pipe Anlage Typ 400/6 könnten somit laut Herstellerangabe max. 2.500 m² befestigte Flächen angeschlossen werden. Tatsächlich sind im vorliegenden Fall 2.370 m² Dach- und Hofflächen angeschlossen. Der Start- und Zielschacht haben eine Nennweite DN 500, die Sedimentationsstrecke hat eine Nennweite DN 400 und eine Länge von 6,00 m. Seit der Inbetriebnahme im Jahr 2006 fand nach Aussage des Betreibers der Anlage keine Reinigung bzw. Wartung der Anlage statt.

Abbildung 7:Links: Ausschnitt aus dem Ausführungsplan; Grundriss (PLAN-NR.: K09-D230.2).Rechts: Örtliche Gegebenheiten an der Uni Köln, Biozentrum.

Abbildung 8: Links und Rechts: Füllkörperrigole mit Inspektionsschacht während der

Bauphase.


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6.1.1 Erstuntersuchung

Die Erstuntersuchung fand am 24.06.2010 durch die Planungs- und Ingenieurgesellschaft Grontmij statt und wurde durch IKT-Mitarbeiter begleitet. Dazu wurden die Schachtdeckel der Anlage entfernt und der Start- und Zielschacht durch eine Inaugenscheinnahme untersucht.

Im Rahmen der Untersuchungen wurde das in der Anlage vorhandene Wasser vorsichtig bis zum Erreichen des Schlammspiegels im Startschacht abgesaugt. Die Schlammspiegel im Zulauf- und Ablaufschacht wurden gemessen und die Anlage, insbesondere das Sedimentationsrohr, mit einer Kanalinspektionskamera inspiziert. Hierzu wurde eine Kanalinspektionskamera („Schiebekamera“) über den Startschacht in das Sedimentationsrohr geführt und dieses über die Länge bis zum Zielschacht untersucht. Im Anschluss erfolgte die Reinigung mittels Saug- und Spülfahrzeug. Dazu wurde die Düse in das Sedimentationsrohr auf den „Strömungstrenner“ geführt und dieses mittels Hochdruck gereinigt. Das in den Startschacht gespülte Sediment/Wasser-Gemisch wurde direkt abgesaugt. Im Anschluss daran wurde die Anlage erneut mittels Kanalinspektionskamera inspiziert. Zum Abschluss der Untersuchungen wurde ein Teil der am Auslauf der Sedi®-pipe Anlage angeschlossenen Füllkörperrigolen inspiziert. Dazu wurde eine Kanalinspektionskamera über den Inspektionsschacht in die Füllkörperrigolen eingebracht (vgl. Abbildung 7).

In Tabelle 11 sind zum einen der Start- und Zielschacht vor der Erstuntersuchung am 24.06.2010 zum anderen der Startschacht nach Absaugen des vorhandenen Wassers dargestellt. Bild 11.4 in Tabelle 11 zeigt die zur Untersuchung des Sedimentationsrohres verwendete Kanalinspektionskamera.


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Tabelle 11: Fotodokumentation zur Untersuchung der Anlage in Köln.

Startschacht vor Beginn der Arbeiten

Zielschacht vor Beginn der Arbeiten

Startschacht nach Absaugen des Wassers

Kanalinspektionskamera (Schiebekamera) zur Inspektion des Sedimentationsrohres

Inaugenscheinnahme und Absaugen des Wassers

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

Zulauf

11.1

Saugschlauch Schlamm

11.2

11.3 11.4


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Inspektion mit Kanalinspektionskamera

Anschließend wurde das Sedimentationsrohr über den Startschacht mit einer schiebbaren Kanalinspektionskamera untersucht (vgl. Fotodokumentation Tabelle 12). Es zeigte sich, dass die Sedimentationsstrecke unter- sowie oberhalb des „Strömungstrenners“ mit Schlamm belegt war. Insbesondere im Anfangsbereich hatten sich Schlammmengen bis zu einer Höhe von ca. 15 cm oberhalb des „Strömungstrenners“ abgelagert. Im hinteren Bereich der Sedimentationsstrecke wurde eine ca. 5 cm starke Schlammschicht oberhalb des „Strömungstrenners“ festgestellt. Auf dem Schachtboden im Zielschacht wurde eine Sedimentschicht von ca. 5 cm festgestellt.

Tabelle 12: Dokumentation der TV-Untersuchung der Anlage vor der Reinigung.

Startschacht (vor Reinigung)

Ansicht in das Sedimentationsrohr (vor Reinigung)

Einlaufbereich Sedimentationsrohr Blickrichtung Zielschacht (vor Reinigung)

Ansicht auf „Strömungstrenner“ im hinteren Bereich des Sedimentationsrohres

12.1 12.2

12.4 12.5


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Ansicht in den Zielschacht aus dem Sedimentationsrohr heraus

Reinigung Nach der Kamerainspektion wurde die Anlage gereinigt. Dazu wurde das im Startschacht sedimentierte Material mit dem Saugschlauch eines Saug- und Spülfahrzeuges abgesaugt. Zur Reinigung des Sedimentationsrohres wurde eine Reinigungsdüse anschließend über den Startschacht auf dem „Strömungstrenner“ bis zum Zielschacht geführt und beim Zurückziehen das Sediment zum Startschacht transportiert. Das aus dem Sedimentationsrohr in den Startschacht gespülte Material wurde direkt über den Saugschlauch des Saug- und Spülfahrzeuges abgesaugt. Nach dem ersten Reinigungsdurchgang wurde die Kanalinspektionskamera erneut in das Sedimentationsrohr eingeführt. Es war deutlich zu erkennen, dass aufgrund der großen Mengen an Sediment mehrere Spülzyklen notwendig sind um die Anlage zu reinigen.

Inspektion der Sedi®-pipe mit einer Kanalinspektionskamera

Nach der mehrfachen Reinigung waren bei der anschließenden Kamerainspektion noch leichte Ablagerungen im unteren Bereich des Sedimentationsrohrs erkennbar (vgl. Fotodokumentation Tabelle 13). Zu- und Ablaufschacht konnten vollständig gereinigt werden.

Tabelle 13: Dokumentation der TV-Untersuchung der Anlage in Köln nach der Reinigung.

Startschacht

Einlaufbereich Sedimentationsrohr Blickrichtung Zielschacht (nach Reinigung)

Strömungstrenner 13.1 13.2

12.7


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Ansicht durch „Strömungstrenner“ auf Rohrsohle im Einlaufbereich des Sedimentationsrohres

Ansicht durch „Strömungstrenner“ auf Rohrsohle im Auslaufbereich des Sedimentationsrohres

Inspektion der Füllkörperrigolen mit einer Kanalinspektionskamera

Im Anschluss wurde ein Teil der Füllkörperrigolen untersucht. Es zeigte sich, dass sich lediglich im Einlaufbereich eine dünne Schicht aus Sediment in den Hohlräumen im Boden der Rigolen abgesetzt hat (vgl. Fotodokumentation Tabelle 14) Im mittleren Teil der Rigolen konnten keine Ablagerungen festgestellt werden.

Tabelle 14: Dokumentation der TV-Untersuchung der Füllkörperrigole.

14.1: Einlaufbereich in die Füllkörperrigole

14.2: Füllkörperrigole

14.3: Sediment unterhalb der Füllkörperrigolen


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Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass sich trotz der langen Zeit in der die Anlage ohne Reinigung betrieben wurde, eine gute Sedimentation der Stoffe erfolgt ist. Bei der Überprüfung des Ablaufschachtes und der dahinter liegenden Rigole konnte festgestellt werden, dass sich Stoffe abgelagert haben. Dies ist darauf zurück zu führen, dass das zum einen der vom Hersteller empfohlene Wartungszyklus von einem Jahr um das vierfach überschritten wurde und zum anderen nach Beendigung der Bautätigkeit für das Biozentrum und dem damit verbundenem erhöhten Verschmutzungen keine Erstreinigung stattgefunden hat. Vor diesem Hintergrund lässt sich die in diesem Fall untersuchte Anlage Typ 400/6 mit einer angeschlossenen Fläche von 2.370 m² als robustes System beschreiben, das auch bei scheinbar mangelnder Wartung ein hohe Betriebssicherheit für den Rückhalt der eingeleiteten Feststoffe gewährleisten kann.

6.1.2 Langzeituntersuchung in Betrieb

Im Anschluss an die Reinigung und Inspektion der Anlage wurde diese über einen Beobachtungszeitraum in regelmäßigen Abständen überprüft. Bei diesen Überprüfungen wurde der Zustand der Anlage dokumentiert und der Schlammspiegel im Startschacht festgehalten.

Bei den Kontrollen wurde der Schachtdeckel des Startschachtes und des Zielschachtes geöffnet. Die Schächte wurden einer Sichtkontrolle unterzogen und dies mit Bildern dokumentiert. Anschließend wurde mit Hilfe eines Schlammschichtdickenmessgerätes der Schlammspiegel im Startschacht ermittelt.

Während dieser Untersuchungen wurde deutlich, dass der geplante Beobachtungszeitraum von 5 Monaten für eine aussagekräftige Beurteilung nicht ausreichend lang ist. Aus diesem Grund wurde mit dem Auftraggeber abgestimmt den Zeitraum um 7 Monate zu verlängern, dass die Anlage über einen Gesamtzeitraum von 12 Monaten beobachtet wird.

6.1.3 Abschlussuntersuchung:

Nach ca. einem Jahr Betrieb wurde am 30.06.2011 eine weitere Überprüfung des Sedimentationsrohres mit Kamerabefahrung durchgeführt. Im Gegensatz zur Befahrung im Juni 2010 konnten diesmal keine Ablagerungen oberhalb des Strömungstrenners festgestellt werden. Auch die vor einem Jahr festgestellten Schwimmstoffe (Styroporkugeln) an der Rohrwandung waren nicht wieder aufgetreten. Lediglich unterhalb des Strömungstrenners befand sich im Bereich des Startschachts eine ca. 2 cm dicke Schlammschicht. Nach einem Jahr Betrieb kann auf Basis der Inaugenscheinnahme festgestellt werden, dass die auf den Dach- und Parkflächen anfallenden Feststoffe innerhalb der Sedimentationsstrecke zurück gehalten wurden. Der Ablaufschacht war frei von Schlamm oder gröberen Ablagerungen; es waren wenige Feinsedimente am Boden zu erkennen. Eine Reinigung der Anlage ist zu diesem Zeitpunkt noch nicht erforderlich.


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Tabelle 15: Dokumentation der TV-Untersuchung der Sedimentationsanlage vom 30.06.2011 nach einer Betriebsdauer von ca. einem Jahr.

15.1: Sedimentationsrohr 15.2: Blick auf die Sohle des Sedimantationsrohres

15.3 Zielschacht am Ende d. Sedimentationsstrecke 15.4 Boden des Zielschachts


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Tabelle 16: Dokumentation der monatlichen Kontrollen der Sedi®-pipe Anlage in Köln.

Datum

Uhrzeit Wetter

Schlammspiegel

im Startschacht Bemerkung

24.06.2010 Trockenwetter ca. 20 cm Start der Untersuchungen

Reinigung und Inspektion der Anlage

05.07.2010 11:00

Trockenwetter 0,0 cm Kontrolle nach Reinigung

26.07.2010 11:00

Regenwetter 0,0 cm Kontrolle bei Regenwetter, Zu- und

Ablauf sind in Ordnung

30.08.2010 09:30

Regennachlauf ca. 1,0 cm Kontrolle bei Regennachlauf. Anlage in

Ordnung, leichte Sedimente im Zulaufschacht

30.09.2010 11:30

Regenwetter ca. 1,0 cm Kontrolle bei Regennachlauf. Anlage in

Ordnung leichte Sedimente im Zulaufschacht.

28.10.2010 08:30

Regennachlauf ca. 2,0 cm Kontrolle bei Regen. Anlage in Ordnung.

16.12.2010 14:00

Schneefall ca. 2,0 cm Kontrolle bei starken Minustemperaturen und Schnee. Eisbildung an der inneren

Schachtwandung im Ablaufschacht.

30.06.2011 09:00

trocken Ca. 3,0 cm

Die Anlage wurde mit einer Kamerabefahrung überprüft. Es waren leichte Ablagerungen im Startschacht und in der Rohrleitung zu erkennen. Eine Reinigung der Anlage ist nicht

notwendig

6.1.4 Hydraulische Leistungsfähigkeit

Bei der hier untersuchten dezentralen Niederschlagswasserbehandlungsanlage erfolgt die Reinigung des zufließenden Niederschlagswassers nach dem Prinzip der Dichtetrennung. Der Einsatz eines Substratfilters (Sedi-Substrator) zum Rückhalt von gelösten Schadstoffen als weitergehende Behandlung war aufgrund der Oberflächenverhältnisse am Einsatzort nicht notwendig. Darüber hinaus wurde im Rahmen der Inaugenscheinnahmen festgestellt, dass das Sedimentationsrohr zu keinem Zeitpunkt verstopft war, was zu einer Verringerung der hydraulischen Leistungsfähigkeit hätte führen können. Weiterhin kann nach Herstellerangabe ein Regenereignis von 295 l/s*ha mit einem Volumenstrom von 70 l/s (bei 2.370 m² angeschlossener Fläche) durch die untersuchte Sedi-pipe basic 400/6 geleitet werden, ohne dass ein Rückstau bis GOK auftritt.


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Bei einer Überprüfung der hydraulischen Leistungsfähigkeit in Anlehnung an [2] vor Ort wird Frischwasser aus einem Hydranten mit einem Volumenstrom von bis 5 l/s durch die Niederschlagswasserbehandlungsanlage geleitet. Der Vergleich mit dem oben genannten Volumenstrom der ohne Rückstau bis zur GOK durch die Anlage geleitet werden kann verdeutlicht, dass die Überprüfung der hydraulischen Leistungsfähigkeit im konkreten Fall einen unverhältnismäßig großen Aufwand bedeutet hätte. Darüber hinaus ist aufgrund des gewählten Anlagentyps nicht mit einer kontinuierlichen Abnahme der hydraulischen Leistungsfähigkeit, z.B. durch Kolmation zu rechnen.

Vor diesem Hintergrund wurde auf die Überprüfung der hydraulischen Leistungsfähigkeit vor Ort verzichtet.

6.2 In-situ-Untersuchungen der Sedi®-pipe Anlage in Oyten

Die zu untersuchende Anlage ist an der Bundesautobahn A1, in Fahrtrichtung Hamburg, zwischen der Fahrbahn und der Park- und Rastanlage im Randbereich an einer Schallschutzwand eingebaut (vgl. Abbildung 8)

Abbildung 8: Position der Sedi®-pipe Anlage an der Bundesautobahn A1 bei Oyten. (Quelle: Google Maps, 29.04.2011)

A1 Fahrtrichtung Hamburg

Sedi-pipe


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Abbildung 9: Längsschnitt der am Autobahnabschnitt A1, Oyten eingebauten und inspizierten Anlage.

Zu Beginn der Wartungs- und Reinigungsarbeiten wurde das in der Anlage vorhandene Wasser mittels eines Saug- und Spülfahrzeuges über den Startschacht vorsichtig bis zum Schlammspiegel abgesaugt (vgl. Tabelle 17, Bild Nr. 16.2). Im Zulaufschacht waren bereits sedimentierte Stoffe sichtbar. Anschließend erfolgte eine Inspektion des Sedimentationsrohres mittels einer Kanalinspektionskamera. Dazu wurde diese über die im Startschacht vorhandene Konsole in das Sedimentationsrohr eingeführt (vgl. Tabelle 17, Bild Nr. 16.4 und 16.5). Die anschließende Untersuchung zeigte, dass sich über die Länge des Sedimentationsrohres seit der Inbetriebnahme Stoffe unterhalb des „Strömungstrenners“ abgelagert haben (vgl. Tabelle 18, Bild Nr. 8). Des Weiteren waren Rückstände von Schlamm an der Rohrwandung zu erkennen (vgl. Tabelle 18, Bild Nr. 16.7). Anschließend wurde das Sedimentationsrohr mittels Spüldüse mit einem Duck von 80 bar in einem Zyklus gereinigt. Im Anschluss erfolgte eine weitere Kamerainspektion.


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Tabelle 17: Fotodokumentation zu der Untersuchung der Anlage in Oyten

Startschacht vor Beginn der Arbeiten

Absaugen des Wassers aus der Anlage

Startschacht nach Absaugen

Inspektion der Haltung mittels Kamera

TV-Befahrung

Zielschacht

Konsole

Zulauf

16.1 16.2

16.3 16.4

16.5 16.6


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Tabelle 18: Dokumentation der TV-Untersuchung der Anlage in Oyten

Sedimentationsrohr: Blickrichtung zum Zielschacht (vor der Reinigung)

Ansicht durch den „Strömungstrenner“ auf die Rohrsohle (vor Reinigung)

Sedimentationsrohr Blickrichtung Zielschacht (nach der Reinigung)

Ansicht durch den „Strömungstrenner“ auf die Rohrsohle (nach der Reinigung)

17.1 17.2

17.3 17.4


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7 Literatur

[1] Zulassungsgrundsätze für „Niederschlagswasserbehandlungsanlagen“, Teil 1: Anlagen zum Anschluss von Kfz-Verkehrsflächen bis 2000 m² und Behandlung des Abwassers zur anschließenden Versickerung im Boden und Grundwasser, Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt), Entwurf Februar 2010

[2] Werker, Henning; et al.: Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben „Dezentrale Niederschlagswasserbehandlung in Trennsystemen - Umsetzung des Trennerlasses“; im Auftrag des Ministeriums für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes NRW, März 2011.

Anhang


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ÜberwachungsprotokollGebiet: Uni Köln Sedi Pipe

Datum 05.07.2010 Uhrzeit 11:00

Wetter Trockenwetter Temperatur 22 °C

Name Ingenhaag Firma Grontmij GmbH

Hersteller FränkischeBezeichnung /Typ Sedi PipeNr. 1

Anlage in Betrieb? ja

Rückstau/Überstau vorhanden? nein

Zulauf verlegt? nein

Bemerkungen Kontrolle nach Reinigung

Anlage geöffnet? ja

Sichtprüfung Schwimmstoffe? ja

Sichtprüfung Schlammfang? -

Sichtprüfung Ab-/Zulauf? ja

Bemerkungen Anlage in Ordnung

Art und Menge an Grobstoffen

Reinigung erforderlich? nein

Wartung erforderlich? nein

Reparatur erforderlich? nein

Bermerkungen

Beobachtung allgemein

Überlauf der Anlage im Vergleich zu anderen Anlagen / Einläufen?

nein

"Menge" Rückstau?

Bemerkungen

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Wetter Regen Temperatur 18 °C






Bemerkungen Ein- und Ablauf in Ordnung





Bemerkungen Anlage in Ordnung





Bermerkungen



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"Menge" Rückstau?

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Bemerkungen

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Wetter Regennachlauf Temperatur 13 °C











Bemerkungen

Messung Schlammspiegel 2,23 m bis OK Kunststoffschacht. Schlammstand

ca. 1 cmAnlage in Ordnung





Bermerkungen



nein

"Menge" Rückstau?

Bemerkungen

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Wetter Regen Temperatur 11 °C











Bemerkungen







Bermerkungen



nein

"Menge" Rückstau?

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Wetter Regennachlauf Temperatur 8 °C











Bemerkungen







Bermerkungen



nein

"Menge" Rückstau?

Bemerkungen

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Bemerkungen

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Wetter Schneefall Temperatur -1 °C






BemerkungenSchnee auf dem Gelände. Eisbildung an der inneren Schachtwandung im Ablaufschacht.





Bemerkungen







Bermerkungen



nein

"Menge" Rückstau?

Bemerkungen

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Wetter trocken Temperatur 19 °C









Sichtprüfung Schlammfang? ja


Bemerkungen







Bermerkungen



nein

"Menge" Rückstau?

Bemerkungen

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Die Anlage wurde mit einer Kamerabefahrung überprüft. Es waren leichte Ablagerungen im

Startschacht und in der Rohrleitung zu erkennen. Eine Reinigung der Anlage ist nicht notwendig.

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IKT – Institut für Unterirdische Infrastruktur · IKT – Institut für Unterirdische Infrastruktur 4 von 39 2 Hydraulische Leistungsfähigkeit und Durchlaufzeit Die Prüfung der