Innovative Lösungen von Funke für den Umgang mit Regenwasser, Teil 2

„Unter einer effizienten Regenwasserbewirtschaftung verstehe ich, dass wir auf der einen Seite mit Starkregen-Ereignissen umzugehen lernen und auf der anderen Seite den kostbaren Rohstoff Wasser nicht wahl- und gedankenlos – soll heißen unbehandelt und ungenutzt –
einfach von der Fläche ableiten oder versickern lassen dürfen.“

Rudolf Töws, Leitung Technik, Funke Kunststoffe GmbH
© Funke Kunststoffe

In Gesetzen – so etwa im Wasserhaushaltsgesetz (WHG) – und Verordnungen des Bundes und der Länder sowie auch in zahlreichen kommunalen Beschlüssen ist festgelegt: „Niederschlagswasser soll ortsnah versickert, verrieselt oder direkt oder über eine Kanalisation ohne Vermischung mit Schmutzwasser in ein Gewässer eingeleitet werden, soweit dem weder wasserrechtliche noch sonstige öffentlich-rechtliche Vorschriften noch wasserwirtschaftliche Belange entgegenstehen“ (§ 55 WHG). Im Regenwassermanagement von morgen werden die Entsiegelung von Flächen und die ortsnahe Versickerung von Oberflächenwasser deshalb eine noch wichtigere Rolle spielen, als es heute der Fall ist. Das von befestigten Oberflächen wie Dachflächen, Parkplätzen und Verkehrsflächen abfließende und gesammelte Niederschlagswasser (NW) gilt nach dem Wasserhaushaltsgesetz als Abwasser. Durch die Regenabflüsse gelangen Schmutzpartikel wie zum Beispiel Schadstoffe aus Reifenabrieb, Mikroplastik, Feinstaub, Öltropfverluste und Schwermetalle in gelöster und gebundener Form in die Kanalisation. Je nach Verschmutzungsgrad und je nach Sensibilität des Zielgewässers ist dadurch häufig eine Behandlung der NW-Abflüsse vor der Einleitung in den Vorfluter erforderlich. Es gilt, Klimaereignisse zu analysieren, Normen umzusetzen und für den Umgang mit dem belasteten Niederschlagswasser die geeigneten Produkte anzubieten.

Tabelle Regenwasserbehandlung
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Innovative Lösungen aus Kunststoff

Vor diesem Hintergrund entwickelt die Funke Kunststoffe GmbH seit Jahren innovative Lösungen. Es handelt sich um Produkte, welche die vom Gesetzgeber geforderte möglichst ortsnahe Versickerung, Reinigung, Speicherung oder Nutzung der Niederschläge ermöglichen. Zudem sind sie wirtschaftlich und nachhaltig einsetzbar und bieten hervorragende Lösungsansätze für zukunftsfähige Konzepte wie zum Beispiel das sogenannte „Schwammstadt-Prinzip“.

Mit der zielgerichteten Behandlung von belasteten Niederschlagsabflüssen beschäftigt sich der zweite Teil des Beitrages über Innovative Lösungen von Funke für den Umgang mit Regenwasser. Vorgestellt werden Sedimentationseinrichtungen wie die Sedimentationsanlage und der Sedimentationsschacht sowie Behandlungsanlagen mit einer Filterstufe. Hierzu zählen unter anderem die D-Rainclean-Sickermulde und die die D-Rainclean-Box sowie der Funke Filterschacht.

 

Zielparameter bei der Behandlung von Oberflächenabflüssen

Niederschlagswasserabflüsse von Verkehrsflächen sind mit Schadstoffen angereichert. Insbesondere die im Abfluss auftretenden Konzentrationen partikulärer, gelöster und feinpartikulär gebundener Stoffe können eine Beeinträchtigung von Grund- und Oberflächenwasser darstellen. Vor diesem Hintergrund stehen unter anderem feine Feststoffpartikel im Blickpunkt, an denen Spurenstoffe und Schwermetalle in hohen Konzentrationen gebunden sein können. Als Parameter zu ihrer Erfassung dienen die sogenannten abfiltrierbaren festen Stoffe < 63 μm (AFS63). Hierbei handelt es sich um die sehr feinen Fraktionen, an denen sich aufgrund ihrer relativ großen spezifischen Oberfläche unterschiedlichste Schadstoffe anlagern. Die Niederschlagswasserabflüsse werden in Bezug auf AFS63-Konzentrationswerte verschiedenen Flächenkategorien zugeordnet. Eine Abschätzung der abgespülten AFS63-Fracht pro Jahr entscheidet darüber, ob und in welchem Umfang das Regenwasser zu behandeln ist (s. a. Arbeitsblatt DWA-A 102 / BWK-A 3, Dezember 2020 sowie Arbeitsblatt DWA-A 138-1, Entwurf November 2020). Dazu gibt es im Oberflächenabfluss Schwermetalle und organische Schadstoffe in gelöster Form, die an keine Partikel gebunden sind. Diese können mit Prozessen wie Absorption oder Fällung aus dem Oberflächenabfluss entfernt werden.

 

Sedimentationseinrichtungen

Feststoffe bzw. Partikel im Oberflächenabfluss können durch den physikalischen Prozess der Sedimentation zurückgehalten werden. Die Wirkungsgrade einfacher Sedimentations- bzw. Absetzanlagen wie z.B. Absetzschächte oder Regenklärbecken können anhand der Oberflächenbeschickung gut abgeschätzt werden. Ein entsprechendes Diagramm ist im DWA-A 102 abgebildet. Eine Verbesserung der Sedimentationswirkung lässt sich unter anderem durch die Erhöhung der Oberfläche (Lamellen), durch die konstruktive Steuerung der Fließwege und -geschwindigkeiten sowie durch die Trennung der Strömungen erzielen. Im Folgenden werden Beispiele von Anlagen aufgeführt, die auf kleinem Raum durch intelligente Einbauten hohe Wirkungsgrade erreichen.

 

Sedimentationsanlage

Die Funke Sedimentationsanlage ist so ausgelegt, dass bei einem Zufluss von 0 bis 8 l/s beide Absetzräume durchflutet werden.
© Funke Kunststoffe

Bei einem Zufluss größer als 8 l/s wird der Sedimentationsraum durch eine speziell hierfür konzipierte Durchflusssteuerungsklappe mit Schwimmer selbsttätig verschlossen.
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Bei einem Zufluss größer als 8 l/s wird der Sedimentationsraum durch eine speziell hierfür konzipierte Durchflusssteuerungsklappe mit Schwimmer selbsttätig verschlossen.

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Die Funke Sedimentationsanlage wurde für die Behandlung der NW-Abflüsse vor der Einleitung in Oberflächengewässer entwickelt. Neben einer sehr guten Reinigungsleistung zählt der nur geringe Wartungsaufwand zu den Vorteilen beim Einsatz der Anlage, die zur Entwässerung der Flächenkategorien I und II gemäß DWA-A 102 einsetzbar ist. Die Funke Sedimentationsanlage ist für eine Anschlussfläche von bis zu 5.000 m² geeignet (Anlagen für größere Anschlussflächen können auf Anfrage realisiert werden). Im Schlammfang (erste Kammer) setzen sich die groben Sedimente ab. Dabei gibt die gegenüber dem Zulauf angeordnete um 30° abgewinkelte Prallplatte die Strömungsrichtung vor. In dem danach angeordneten Sedimentationsraum (zweite Kammer) werden die eher feinen Sedimente zurückgehalten. Die Sedimentationsanlage verfügt über eine speziell hierfür konzipierte Durchflusssteuerungsklappe mit Schwimmer, durch die bei Zuflüssen größer als 8 l/s der Sedimentationsraum selbsttätig verschlossen wird. Die 8 l/s entsprechen beim Anschluss von 5.000 m² in etwa einer Regenspende von 15 l/s/ha. Regenereignisse bis 15 l/s/ha machen ca. 85% des Jahresniederschlagsabflusses aus (Quelle: DWA-A 102) und stellen einen Großteil des Jahresniederschlages dar. Die Funktion der Durchflusssteuerungsklappe sorgt dafür, dass diese Ereignisse, die dann auch den wesentlichen Anteil der Sedimente mit sich führen, eine langsame und annähernd konstante Durchströmungsgeschwindigkeit der Anlage bewirken. Damit ist eine sehr gute Absetzwirkung sichergestellt. Gleichzeitig wird bei stärkeren Regenereignissen die Remobilisierung der bereits im Sedimentationsraum zurückgehaltenen Feinsedimente und damit der Austrag in Richtung Gewässer verhindert.

Sedimentationsschacht DN 1000

Das Niederschlagswasser, das den Sedimentationsschacht durchlaufen hat, kann in ein Oberflächengewässer abgeleitet werden (Ablauf von Flächenkategorie I und II nach Gelbdruck DWA-A 102).
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Mit dem Einsatz des Funke Sedimentationsschachtes lässt sich ein Großteil der AFS63 in Niederschlagswasserabflüssen zurückhalten. Der Wirkungsgrad ist abhängig von der Größe der angeschlossenen Fläche und beträgt beispielsweise bei 3.000 m² 50 %. Das Niederschlagswasser der Kategorie I + II gemäß DWA-A 102, das den Sedimentationsschacht durchlaufen hat, kann damit in der Regel in ein Oberflächengewässer abgeleitet werden.

Der Sedimentationsschacht wird aus einem Funke Profilrohr DN 1000 monolithisch gefertigt. Zu den wesentlichen Bauteilen zählen der tangentiale Zulauf, eine senkrecht im Schachtkörper integrierte Spirallamelle, ein Strömungstrenner sowie eine Tauchwand, die vor dem Auslauf angebracht ist. Der Wartungsaufwand ist gering: Einmal jährlich wird der Schlammfang leer gesaugt.

Behandlungsanlagen mit Filterstufe

Bei hoch belasteten Oberflächenabflüssen und/oder sehr hohem Schutzniveau des Gewässers (z.B. des Grundwassers) müssen die Wirkungsgrade für den Rückhalt der feinen Partikel (AFS63) möglichst hoch sein. Zusätzlich müssen wesentliche Anteile der gelösten Schadstoffe zurückgehalten werden. Dann kommen Systeme zum Einsatz, die zusätzlich zu der Sedimentationswirkung eine Filterstufe mit gezielt ausgewählten Komponenten enthalten. Eine Lösung sind Substrate, die eine dauerhafte hohe Durchlässigkeit aufweisen müssen, gleichzeitig aber trotz kurzer Kontaktzeiten hohe Wirkungsgrade in Bezug auf die gelösten Schadstoffe aufweisen und eine hohe Filterleistung sicherstellen müssen.

D-Rainclean-System

D-Rainclean nimmt das teilweise mit hohen Schadstoffkonzentrationen belastete Niederschlagswasser auf und gibt es in unbedenklichem Zustand an den Boden ab.
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Mit der Entwicklung der D-Rainclean-Sickermulde, einer Kombination aus einer PP-Sickermulde und einem Substrat, bietet Funke dem Markt ein seit Jahrzehnten bewährtes System für den Umgang mit belastetem Oberflächenwasser. D-Rainclean nimmt das teilweise mit hohen Schadstoffkonzentrationen belastete Niederschlagswasser von Straßen, Parkplätzen, Hof- und Dachflächen auf und gibt es in unbedenklichem Zustand an den Boden ab. Damit erfüllt D-Rainclean die Anforderungen des DWA-Arbeitsblattes A 138, welches den Umgang mit stärker verunreinigtem Niederschlagswasser vor der Versickerung regelt. Nach der Passage der D-Rainclean-Substratschicht wird das von der Oberfläche abfließende und mit Schadstoffen belastete Regenwasser durch die Bodenöffnungen in unbedenklichem Zustand an das Grundwasser abgegeben.

D-Rainclean erreicht seine außergewöhnliche Reinigungsleistung durch ausgewählte natürliche Mineralien mit hoher Austauschkapazität und Filterwirkung. Das auf Verkehrsflächen anfallende „Tropföl“ wird nahezu komplett abgebaut. Bei Ölunfällen können bis zu 10 Liter Öl je laufenden Meter D-Rainclean-Sickermulde über einen Zeitraum von mindestens 24 h gebunden werden. Durch die gezielte Kornzusammensetzung mit weitgestufter Sieblinie und durch die sorgfältige Auswahl der einzelnen Substratkomponenten der speziellen Zusammensetzung des D-Rainclean-Substrates entspricht die Reinigungsleistung mindestens der Leistung der „belebten Bodenzone“.

Die D-Rainclean Sickermulde ist seit 2006 vom DIBt bauaufsichtlich als Behandlungsanlage zugelassen (Z-84.2-1). Das Substrat hat eine nachgewiesene Standzeit von bis zu 40 Jahren.

D-Rainclean-Box

Die D-Rainclean-Box eignet sich hervorragend zur Behandlung von schadstoffhaltigem Niederschlagswasser und anschließender Versickerung bzw. Ableitung.
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Die D-Rainclean-Box ist eine Ergänzung zur D-Rainclean-Sickermulde und eignet sich ebenfalls zur Behandlung von schadstoffhaltigem Niederschlagswasser und anschließender Versickerung bzw. Ableitung. D-Rainclean-Boxen können unter festgelegten Bedingungen zur Behandlung von Niederschlagsabflüssen von Kfz-Verkehrsflächen für die Versickerung verwendet werden. Sie sind zum Anschluss von bis zu 40 m² Kfz-Verkehrsflächen pro laufenden Meter Abwasserbehandlungsanlage vorgesehen. Ebenso geeignet sind sie für die Behandlung von Sickerwasser im Bereich von Gleisanlagen. Die Standzeit des Substrates (angelehnt an die D-Rainclean-Sickermulde) beträgt bis zu 40 Jahre.

Funke Filterschacht DN 1000

Der Funke Filterschacht ist für eine Anschlussfläche von bis zu 600 m² geeignet.
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Der Funke Filterschacht wird aus einem Funke Profilrohr DN 1000 monolithisch gefertigt und ist für eine Anschlussfläche von bis zu 600 m² geeignet (Deutsches Institut für Bautechnik, DIBt).
Im Filterschacht wird die verbesserte Sedimentation mit einer Filterstufe kombiniert. Die Sedimentationsprozesse sind vergleichbar mit dem Funke Sedimentationsschacht. Zusätzlich durchläuft das Wasser, bevor es in Richtung Grund- oder Oberflächenwasser abfließt, noch 60 cm D-Rainclean Substrat. Dabei werden die noch verbleibenden Partikel sowie gelöste organische und anorganische Schadstoffe nahezu komplett herausgefiltert bzw. adsorbiert.

Fazit

Das von Verkehrsflächen, Dächern und Fassaden abfließende Niederschlagswasser enthält teilweise einen ganzen Cocktail an organischen und anorganischen Schadstoffen. Beispielhaft seien hier Schwermetalle, Mineralölkohlenwasserstoffe, Pestizide und Pflanzenschutzmittel genannt. Je nachdem, wie empfindlich der Boden oder das Oberflächengewässer sind, ist eine Einleitung von diesem Wasser dann „ohne Weiteres“ nicht zulässig und auch nicht sinnvoll. Auf der anderen Seite sind die Nutzung und Verwertung des Niederschlagswassers als wesentliche Bestandteile der Blau-Grünen-Infrastruktur aus dem Konzept einer „Schwammstadt“ nicht wegzudenken. Das heißt, es besteht Bedarf an Methoden und Systemen, die das verschmutzte Niederschlagswasser wieder nutzbar machen. Dabei spielt die sogenannte „dezentrale Regenwasserbewirtschaftung“ – sie hat zum Ziel, das Wasser da zu nutzen, wo es anfällt – eine wesentliche Rolle. Eine sehr gute Alternative zu den konventionellen naturnahen Verfahren stellen technische Anlagen/Systeme dar. Diese werden von Herstellern wie Funke Kunststoffe unter Berücksichtigung der Regelwerke und Richtlinien entwickelt und dem Markt zur Verfügung gestellt. Bei der Vielzahl der auf dem Markt angebotenen Anlagen sollten Planer und Betreiber folgendes beachten:

Hat die Anlage eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung?
Dann ist sichergestellt, dass die Anlage bei der Einhaltung der in der DIBt-Zulassung genannten Randparameter ausgezeichnete Wirkungsgrade aufweist und in der Regel sowohl vor der Einleitung ins Oberflächengewässer als auch vor einer Versickerung norm- und regelkonform einsetzbar ist. Größere Unterschiede weisen DIBt-zugelassene Anlagen beim Wartungsaufwand und bei der Standzeit der Substrate auf. Diese können den jeweiligen Zulassungen entnommen werden, die kostenlos auf der DIBt Homepage abrufbar sind.

Hat die Anlage keine DIBt Zulassung?

Dann sollte der Rückhalt von AFS63 durch eine zertifizierte Prüfstelle belegt sein. Ein erprobtes Prüfverfahren ist in den DIBt-Zulassungsgrundsätzen [1] beschrieben. In [2] wird außerdem ein angepasstes Prüfverfahren bei Einleitung in Oberflächengewässer vorgestellt. Anlagen ohne DIBt-Zulassung sind in der Regel bei Einleitung ins Oberflächengewässer zulässig. Entscheidend ist der für die Anlage im Laborprüfverfahren nachgewiesene Wirkungsgrad für AFS63 im Vergleich zu dem nach DWA-A 102 ermittelten erforderlichen Wirkungsgrad. Der Einsatz von Anlagen ohne DIBt-Zulassung vor einer Versickerung ist zu prüfen und in der Regel maximal bei gering verschmutzten Niederschlagswasserabflüssen zulässig.

Entscheidend für die dauerhafte Funktionalität jeder Anlage ist die fachgerechte Wartung und Pflege! Es ist stets zu prüfen, ob die Wartung vom Betreiber eigenständig durchgeführt werden kann oder ob eventuell ein Wartungsvertrag mit einem geschulten Betrieb sinnvoll ist. 

In den Nachbarländern gibt es zum Teil ebenfalls Zulassungsverfahren, die mit dem DIBt Verfahren vergleichbar sind. So können in Österreich Anlagen nach der ÖNORM B 2506-3 [3] geprüft und zertifiziert werden. In der Schweiz ist auf der Homepage des VSA – Verband Schweizer Abwasser- und Gewässerschutzfachleute – eine Liste geprüfter und empfohlener Behandlungsanlagen veröffentlicht [4].

Die aktuellen Themen und Entwicklungen um die Bewirtschaftung des Niederschlagswasserabflusses stellen alle Beteiligten vor spannende Herausforderungen. Durch die zunehmende Dezentralisierung ist die Entwicklung von effektiven und praxisgerechten dezentralen Anlagen dabei ein wichtiger Bestandteil.

Funke Kunststoffe GmbH

www.funkegruppe.de