Naturnahe Behandlung von Regenwasser
Die intensive Versiegelung von Flächen stellt Kommunen zunehmend vor die Herausforderung, trotz intensiver Bebauung für einen naturnahen Wasserkreislauf zu sorgen. Eine ausreichende dezentrale Behandlung sowie eine kontrollierte und effektive Versickerung von Niederschlagswasser gewinnen dabei an Bedeutung. Ein wichtiger Faktor sind planbare und überschaubare Kosten für Einbau und Betrieb.
Dipl.-Agr.-Ing. Claus Huwe
Dipl.-Agr.-Ing. Claus Huwe ist beim Innovationsführer Hauraton als Produktmanager und Experte für das Drainfix Clean System tätig.
Die optimale Versickerung des Regenwassers ist essentiell für die Grundwasserneubildung. So wird der natürliche Wasserhaushalt und damit das ökologische Gleichgewicht erhalten. Um eine Überlastung der kommunalen Kanalisation, aber auch Kellerrückstaus und Straßenüberschwemmungen zu verhindern, bietet die fachgerechte Versickerung vor Ort eine effektive Lösung. Kommunen setzen daher im Zuge von Sanierungen und Neubauten zunehmend auf dezentrale Versickerungssysteme, die das Regenwasser möglichst verlustfrei auffangen, von Schadstofflasten reinigen und anschließend in das Grundwasser versickern. Neben der wirksamen Niederschlagsbehandlung sind Aufwand und Kosten entscheidend. Ausschlaggebend sind hier neben den Anlagen- und Einbaukosten insbesondere die betrieblichen Kosten, die entstehen, um die dezentralen Systeme funktionsfähig zu halten. Dies ist bei einer zentralen Niederschlagswasserbehandlung nicht anders.
Die Kosten dauerhaft im Blick
Angespannte kommunale Haushaltslagen verhindern häufig, dass wichtige ökologische Ziele, z.B. Niederschlag auf naturnahe Weise in den Wasserkreislauf zurückzuführen, rasch umgesetzt werden. Den Kommunen ist wichtig, dass durch Einbau und Betrieb keine unkalkulierbaren Kosten entstehen. Möglichst lange Wartungsintervalle und eine unkomplizierte Durchführung sind hier entscheidende Faktoren. Aber auch Wirksamkeit, Effektivität und Dauerhaftigkeit der Systeme dürfen nicht auf der Strecke bleiben.
Wenn es gilt, eine Fläche mit einem neuen Entwässerungssystem auszustatten, haben Kommunen die Qual der Wahl: Dezentrale Filtersysteme zur Regenwasserbehandlung gibt es in ganz verschiedenen Ausführungen. Je nach Anforderung kann die Entscheidung für lineare, großflächige Systeme in Form von Filtersubstratrinnen und Sickermulden fallen oder aber für punktförmige Systeme, genauer Kleinstfilter, wie Schachtanlagen oder Einsätze für Straßenabläufe. Die betrieblichen Kosten – gleichzusetzen mit dem Wartungsaufwand – können je nach Anlagentyp erheblich variieren und sind ein maßgeblicher Faktor in der Gesamtkostenbilanz.
Welche Eigenschaften würden ein ideales dezentrales Behandlungssystem also ausmachen? Neben moderaten Anschaffungs- und Einbaukosten und geringen Wartungskosten sollte das System eine ausreichende Kapazität besitzen, um auch hohe Niederschlagsaufkommen zu bewältigen; es sollte das aufgefangene Niederschlagswasser maximal reinigen und verlustfrei versickern. Wie real dieser Anspruch ist, wird im Folgenden anhand der relevanten Parameter erläutert.
Großes Filterflächenverhältnis für aufwandsreduzierte Funktionsfähigkeit
Die Wirkungsweise am Markt befindlicher Filtersysteme besteht darin, Schadstoffpartikel durch einen entsprechenden Filterwiderstand zurückzuhalten. Das Filtermaterial reinigt dabei das aufgefangene Oberflächenwasser: Durch Absorption und Adsorption können auch gelöste Schadstoffe im Regenabfluss dauerhaft in einem dafür geeigneten Filtermaterial gebunden werden.
Entscheidend für den zu leistenden betrieblichen Aufwand ist neben der Einfachheit der konstruktiven Ausführung vor allem das Filterflächenverhältnis. Das Verhältnis von Filterfläche zu daran angeschlossener versiegelter Fläche bestimmt die Menge der Fest- und Schadstoffe, die sich mit dem Regenwasserabfluss auf der Filterfläche ansammeln kann.
Es gilt: Je kleiner das Filterflächenverhältnis, desto höher der Wartungsaufwand. Um Durchlässigkeit und Schadstoffbindevermögen zu gewährleisten, müssen die Systeme mit Filtermaterial anlagenabhängig in definierten Abständen geprüft und gewartet werden. Ein geringes Filterflächenverhältnis bedeutet, dass nur eine kleine Filterfläche zur Verfügung steht, auf der sich die Feststoffe von den im Vergleich viel größeren angeschlossenen Entwässerungsflächen ablagern können.
Das erhöht den Wartungsaufwand enorm, da so das Filtersubstrat in wesentlich kürzeren Intervallen ausgetauscht werden muss. Des Weiteren spielt die Größe des verfügbaren Verfüllvolumens eine wichtige Rolle. Denn je mehr Fassungsvermögen und Speichervolumen in einem Filtersystem zur Verfügung steht, desto länger dauert eine Verfüllung. Auch einem möglichen Rückgang von hydraulischer Leistung wird dadurch effektiv entgegen gewirkt.
Großes Retentionsvolumen für starke Regenereignisse
Je größer Filterfläche, Substrat- und Verfüllvolumen sind, umso länger bleiben Durchlässigkeit, Schadstoffbindevermögen und hydraulische Leistung erhalten. Das Rinnenfiltersystem Drainfix Clean von Hauraton bietet mit sechs Kilogramm Filtersubstrat je Quadratmeter angeschlossener Fläche (Au) und einem Filterflächenverhältnis von zwei Prozent über 120 Jahre Bindeleistung für gelöste Schwermetalle. Die langen Standzeiten ermöglichen lange Wartungsabstände. Dies hält den Kostenaufwand gering. Das verfügbare Verfüll- und Retentionsvolumen ist mit 60 Kubikmeter je Hektar angeschlossener Fläche (Au) sechsmal größer als das Volumen, das beispielsweise für Regenklärbecken nach dem Arbeitsblatt DWA A 166 gefordert wird.
Ein Überlaufen des Systems wird damit selbst bei extremen Regenereignissen, die kurz aber sehr intensiv sind, verhindert. So gelangt kein Wasser ungereinigt in den natürlichen Wasserhaushalt zurück. Anders ist das bei Systemen ohne bzw. mit nur kleinen Retentionsvolumina: Diese sind auf Überläufe angewiesen. Überlaufendes Niederschlagswasser gelangt hier ungereinigt in den Wasserkreislauf. Dagegen ermöglicht Drainfix Clean durch eine stufenlose Anpassung des Filterflächenverhältnisses jederzeit eine vollständige Abflussbehandlung, auch bei Starkregenereignissen. Das aufgefangene Regenwasser läuft selbst bei hohem Niederschlagsaufkommen nicht über und kann so verlustfrei und gereinigt in das Grundwasser versickert werden. Bei geringeren Anforderungen kann mit deutlich kleineren Filterflächenverhältnissen beispielsweise auch eine Teilstrombehandlung mit rkrit = 15 l/(s*ha) gemäß Trennerlass in Nordrheinwestfalen realisiert werden.
Oberflächenfiltration: sehr guter Reinigungsleistung und einfache Wartung
Je nach Anlagentyp kann zwischen Oberflächen- und Tiefenfiltration unterschieden werden. Das System Drainfix Clean nutzt die Vorteile der Oberflächenfiltration: Mit einem angepassten Filtersubstrat wird der für die Oberflächenfiltration
benötigte Filterwiderstand erreicht. Feststoffe, Feinstpartikel und gelöste Schadstoffe können so bereits an der Substratoberfläche gebunden werden. Mit einer enorm hohen Reinigungsleistung von mehr als 99 Prozent werden an der Filteroberfläche bei optimaler Sauerstoffversorgung auch Abbauprozesse organischer Stoffe gewährleistet. Die Bioaktivitäten dienen dem Erhalt der Durchlässigkeit.
Die Oberflächenfiltration und die lange Bindeleistung des Filtersubstrats ermöglichen ein leicht anzuwendendes Wartungsverfahren. Lediglich die Substratoberfläche muss, zusammen mit einem geringen Anteil Filtersubstrat, von Zeit zu Zeit abgeschält werden. Das Schälgut wird abgesaugt und entnommenes Filtersubstrat ersetzt. Bei einem Filterflächenverhältnis von zwei Prozent und einem Feststoffanfall von 600 kg/(ha*a) ist dieser Vorgang nur in großen Wartungsabständen, etwa alle acht Jahre notwendig. Einfache Schäl- und Absaughilfen gestalten auch das Wartungsverfahren selbst zeit- und kostensparend. Je angeschlossenem Quadratmeter Entwässerungsfläche ergeben sich so nur geringe betriebliche Kosten pro Jahr.
Viel aufwendiger im Betrieb sind Systeme, deren Wirkungsprinzip auf der Tiefenfiltration beruht: Diese arbeiten mit durchlässigeren Substraten. Feine Partikel werden erst in den tieferliegenden Filtersubstratschichten gebunden. Dabei wird eine hohe Ausgangsdurchlässigkeit rasch reduziert, vor allem bei großen angeschlossenen Flächen. Für die Wartung bedeutet das, dass häufige und jeweils komplette Filterwechsel und zum Teil auch Spülungen von Filterkörpern erforderlich werden. Neben schadstoffhaltigem Material ist dann auch das Spülwasser zu entsorgen. Durch die kompletten Filterwechsel fallen wesentlich größere, schadstoffbelastete Feststoffmengen an, die sachgerecht und kostenaufwendig zu entsorgen sind.
Durch die Wahl der Oberflächenfiltration mit ca. 2,0-04 m/s ist die Bemessungsdurchlässigkeit von Drainfix Clean nur um den Faktor 10 größer, als die Betriebsdurchlässigkeit, die sich unter Feststofflast bei Grünmulden einstellt (ca. 2,0-05 m/s). Systeme der Tiefenfiltration mit Bemessungsdurchlässigkeiten um 2,0-03 m/s sind jedoch bereits um den Faktor 100 durchlässiger. Da an diese Systeme meist wesentlich größere Entwässerungsflächen angeschlossen sind, werden auch deutlich höhere Feststoffmengen eingetragen. Für den gleichzeitigen Erhalt der höheren Durchlässigkeiten sind daher erheblich häufigere Wartungen mit kompletten Filterwechseln und Spülungen erforderlich.
Betriebsbedingt ergibt sich daher bereits nach wenigen Jahren eine deutlich höhere Gesamtkostenbilanz, die sich aus Produktanschaffung, Einbau und Betrieb errechnet.
Vorteil trockenfallendes System: Abbau organischer Stoffe verlängert Wartungsintervalle
Ein Plus bei der Reinigungsleistung von Rinnenfiltern bieten gut belüftete, trockenfallende Systeme. Sie bewirken einen guten biochemischen Abbau des organischen Anteils eingetragener Fest- und Schadstoffe. Beim Drainfix Clean-Rinnenfilter handelt es sich um ein solches trockenfallendes System. Dauereinstau und damit einhergehende Fäulnis organischer Stoffe haben keine Chance. Weiterhin wird die Gefahr der Verstopfung von Filterporen in einstauendem Wasser durch eine überbordende Vermehrung von Mikroorganismen (Biokolmation) wirksam verhindert.
Die Kombination eines trockenfallenden Systems mit dem Wirkungsprinzip der Oberflächenfiltration ist dabei ideal: Denn die Oberflächenfiltration gewährleistet eine sehr gute Sauerstoffversorgung und fördert den raschen biochemischen Abbau organischer Stoffe. Auch Mineralölkohlenwasserstoffe und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) werden an der Filteroberfläche abgebaut. entstehende Kohlendioxid kann rasch abgeleitet und somit eine Behinderung weiterer Abbauprozesse vermieden werden.
Organische Stoffe können im Straßenschmutz über 40 Prozent des Feststoffanteils betragen. Da ist eine gute biochemische Zersetzung von organischen Stoffen durch Kleinlebwesen und Mikroorganismen ein wichtiges Plus. Zudem wird zusätzliches Porenvolumen geschaffen. Dies erlaubt dem Drainfix Clean-Filterrinnensystem einen langfristigen Erhalt der Betriebsdurchlässigkeit und damit lange Wartungsabstände.
Abtrocknender, feinpartikulärer Straßenschmutz weist in Bezug auf andere Materialien, an denen er lagert, stark schrumpfende Eigenschaften auf. Dank der ausgeprägten Oberflächenfiltration bei Drainfix Clean werden diese Feinpartikel bereits an der Filteroberfläche zurückgehalten und können nicht in das Filtersubstrat eingetragen werden. Bei abtrocknenden Systemen, die auf dem Wirkungsprinzip der Tiefenfiltration beruhen, besteht eine Kurzschlussgefahr durch tiefe Schrumpfrisse, die innerhalb eines Filterkörpers entstehen können. Bei trockenfallender Oberflächenfiltration ist das ausgeschlossen. Lediglich an der Filteroberfläche können Schrumpfungsprozesse auftreten. Sie sind nicht nur ungefährlich, sondern tragen sogar zum Erhalt einer guten Betriebsdurchlässigkeit bei.
Aufgrund seines anpasst großen Filterflächenverhältnisses, seines großen Retentionsvolumens und dem System der Oberflächenfiltration gewährleistet Drainfix Clean als trockenfallendes System einen enorm reduzierten betrieblichen Aufwand im Vergleich zu anderen Systemen. Darüber hinaus lässt sich mit der hohen Schadstoffrückhalteleistung das Grundwasser gesund erhalten. Das kommt gleichzeitig kommunalen Kassen und der Umwelt zugute.⇥■
