Sauber versickern

Mit dem Fokus auf einen nachhaltigen Boden- und Gewässerschutz kann auf diese Weise der urbane Wasserhaushalt dem natürlichen Wasserhaushalt so nah wie möglich gebracht werden. In dicht bebauten Gebieten sind Grünmulden oft nicht realisierbar. Hier bieten sich Filtersubstratrinnen für die Regenwasserbehandlung wie beispielsweise die Drainfix Clean Rinnen an. Dort wo Grünmulden als Wasserbehandlungsanlagen eingesetzt werden können, sind die örtlichen Voraussetzungen zu prüfen und wichtige Vorgaben bereits bei der Planung zu beachten.

Schadstoffe auffangen und zurückhalten

Zum modernen Regenwassermanagement gehört die effektive Behandlung von Niederschlagswasser. Denn dass unser Grundwasser vor der Verunreinigung mit Schadstoffen geschützt werden muss, ist mittlerweile ins Bewusstsein der Planer und Bau- sowie Umweltbehörden gerückt. Das „Vor Ort-Versickern“ ist zunehmend zum Gebot der Stunde geworden. Kanalsysteme und Kläranlagen brauchen Entlastung oder werden erst gar nicht gebaut. Oberflächenwasser ist demnach dem Grundwasser wieder zuzuführen und muss für die Versickerung in geeignete Systeme geleitet werden. Es gilt also Schadstoffe, die mit dem Niederschlagswasser abtransportiert werden, vor dem Versickern aufzufangen und dauerhaft zurückzuhalten.

Grünmulden als gängige Systeme für die Regenwasserversickerung

Um diese Aufgabe zu erfüllen, müssen von Beginn eines Bauvorhabens an alle Möglichkeiten abgewogen und die passende Lösung geplant werden. Hier bieten sich verschiedene Varianten an, um als Ergebnis „schadstofffreies Wasser“ zu erhalten, das dann gefahrlos ins Grundwasser gelangen darf. Bei vielen Bauprojekten der vergangenen Jahre sind in der Linienentwässerung integrierte Filtersysteme bereits sehr erfolgreich im Einsatz. Hier haben sich beispielsweise die Drainfix Clean Filterrinnen etabliert, bei denen das zu behandelnde Wasser in einem technischen Filtersubstrat mit dem Wirkprinzip der Oberflächenfiltration gereinigt wird.

Eine andere Lösung ist die Einrichtung von Grünmulden. Insbesondere bei Bauvorhaben, bei denen ausreichend Raum zur Verfügung steht, wird das häufig favorisiert. Gründe dafür sind, dass Grünmulden wenig Pflege brauchen, als grüne Fläche ein naturnahes Areal darstellen und noch dazu als Unterbrechung von versiegelten Bereichen schön anzusehen sind.

Aber auch eine Grünmulde benötigt Pflege: Bei Bedarf muss sie gereinigt werden, Laub, Äste oder Unrat sind zu entfernen. Die Fläche muss mindestens einmal im Jahr gemäht werden und Ablagerungen an den Einläufen oder in der Beckensohle sollten beseitigt werden. Ist der Eintrag von Schadstoffen von den angrenzenden Flächen zu erwarten, sollten hier außerdem regelmäßig Konzentration und Eindringtiefe von Schadstoffen in die Bodenschichten überprüft werden.

Grünmulden mit Weitsicht planen

Je nach Größe der Anschlussfläche und den zu erwartenden Schadstofffrachten wird von planender Seite bereits die Muldengröße und der einzubringende Boden festgelegt. Die Verantwortlichen haben hier mit den regelwerkskonformen Vorgaben zwar Anhaltspunkte, der Spielraum ist aber nach derzeitigem Stand außerordentlich groß.

Wird eine Grünmulde geplant, ist es oft schwierig die wirksame und vor allem dauerhaft gleichbleibende Filterleistung einzustellen. Gleichzeitig ist es notwendig bereits vor Baubeginn die Betriebsdauer, die Zeiträume für die Kontrollen der Anlagen und eventuelle Wartungsintervalle mit zu berücksichtigen. Die Anlagen müssen nämlich für den Betreiber kalkulierbar sein, damit sie später nicht zu Kostenfallen werden. Denn Sanierungen können aufwendig und kostenintensiv sein.

Damit „böse Überraschungen“ vermieden werden, ist es wichtig auf belastbare Daten für die Bodenbeschaffenheit zurückzugreifen. Außerdem ist die Verteilung der Anströmpunkte in die Mulde zu berücksichtigen. Schadstoffablagerungen wie beispielsweise Schwermetalle sammeln sich am stärksten an den Einläufen. Dort müssen sie sicher und über lange Zeiträume zurückgehalten werden und dürfen nicht in den Untergrund abgegeben werden.

Durchflussleistung als entscheidender Faktor

Grundsätzlich gilt: Verfügen Mulden über eine große Durchlässigkeit des Bodens, ist die Filterleistung eher schwach. Bei geringer Durchlässigkeit hingegen ist die Filterleistung üblicherweise gut. Für die Einstellung und Planung des Muldenbodens wird der Durchlässigkeitsbeiwert von Böden (Kf-Wert) herangezogen. Er beschreibt die Versickerungsfähigkeit eines Bodens und stellt einen maßgeblichen Planungsparameter dar.

Laut Richtlinie DWA A-178 ist der Planungsspielraum für die Wahl der Bodeneigenschaften mit einem k_f Wert von 10^-3 bis 10^-6 angegeben. Ein Boden mit dem k_f Wert von beispielsweise 10^-5 ist demnach wenig durchlässig, was eine hohe Filterleistung verspricht. Wird ein Boden mit einem k_f Wert mit nur einer Potenz weniger (10^-4) gewählt, ist die Durchflussleistung um das Zehnfache höher (zwischen 10^-3 und 10^-6 m/s liegt der Faktor bei 1000). Damit ist die Filterleistung proportional geringer, was eine sichere Kalkulation der Reinigungsleistung schwierig macht. Der k_f Wert ist allerdings bei Grünmulden allein nicht aussagekräftig für die Rückhalteleistung von Schadstoffen.

Makroporen wirken als Filterdurchbrüche

Hierfür sind die Gegebenheiten des Bodens noch genauer zu betrachten.  Bei höheren Tonanteilen – bereits ab der Menge von einem Prozent – im Oberboden der Mulde steigt die Gefahr, dass sich Vorzugsströmungen ausbilden. Diese machen den Filter auf die Fläche betrachtet weitgehend unwirksam. Die Filterdurchbrüche entstehen u.a. durch Risse, wenn ein Ton- oder Lehmboden austrocknet. Sie wirken dann wie Autobahnen für die schnelle Weiterleitung von Schadstoffen in den Untergrund. Das muss in jedem Fall vermieden werden.

Für die Berechnung wird angenommen, dass die Durchströmung des Bodenfilters homogen über die gesamte Fläche hinweg verteilt erfolgt. In der Praxis ist das allerdings schwer realisierbar. Erfahrungen an Retentionsbodenfilteranlagen zeigen, dass bei Böden mit einem höheren Tonanteil Filterdurchbrüche keine Ausnahme sind. Diese verhindern, dass die Filterleistung des Bodens dauerhaft den Erwartungen entspricht.

Die Lösung: Grünmulden mit technischem Filter

Mit dem Einsatz eines technischen Filters wie dem geprüften Filtersubstrat Carbotec 10 für Grünmulden kann den zuvor beschriebenen Herausforderungen eine wirksame Lösung gegenübergestellt werden.

Bei der Sanierung einer klassischen Grünmulde, über die Oberflächenwasser von einer gewerblich genutzten Fläche versickert wurde, konnte die Problematik der Tiefenverlagerung anhand von Schwermetallen deutlich dokumentiert werden.

Sanierung einer betroffenen Grünmulde

Ausgangslage: Die Mulde ist über einen Zeitraum von zehn Jahren betrieben worden. Die angeschlossene Fläche ist mäßig bis mittelstark frequentiert. Es handelt sich um ein Logistikareal, auf dem sowohl Stapler- als auch LKW-Verkehr stattfindet. Die Mulde verfügt über zwei Einlaufstellen.

Beim Abtragen der Bodenschichten aus der Mulde wurden die Konzentrationen der Schadstoffbelastung gemessen. Hier war festzustellen, dass in den Bereichen der Einläufe die Schwermetallkonzentration deutlich höher ausfiel als auf der restlichen Fläche der Mulde. Ebenso waren die Schadstoffe dort in tiefere Bodenschichten vorgedrungen.

Das gab Anlass zur Sorge über eine Grundwasserverunreinigung, und so mussten in der Mulde die belasteten Bodenschichten abgetragen und sachgerecht entsorgt werden. Denn es gilt immer als oberstes Gebot zu beachten, dass eine Tiefenverlagerung von Schadstoffen nicht zur Überschreitung der Vorsorgewerte gemäß der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung führen darf. Aus diesem Grund wird auch in der Richtline DWA A-178 für Bodenfilter empfohlen, einen technischen Filtersand für eine gleichmäßige Auslastung des Filters zu verwenden. Das Substrat soll möglichst keine bindigen Anteile enthalten, um eine homogene Durchströmung gewährleisten. Bei der Sanierung der Grünmulde wurde nach dieser Empfehlung vorgegangen. Zusätzlich könnte eine dünne Schicht tonarmen Oberbodens von ein bis zwei Zentimetern für die Graseinsaat aufgebracht werden. Damit böte die Mulde umgehend wieder Lebensraum für Insekten und kleine Lebewesen.

Lange Betriebszeiten ohne Wirklungsverlust

Wichtig war den Bauherren bei dieser Sanierung, dass die Filterschicht lange Betriebszeiten ohne Wirkungsverlust aushält. Dies wird mit dem Prinzip der Oberflächenfiltration sichergestellt. Das Substrat Carbotec 10, das diese Art der Filtration garantiert, ist in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) speziell für die Verwendung in Grünmulden entwickelt worden. Hierfür sind die Substrat-Zusammensetzung mit einem hohen Carbonatanteil, die Korngrößen sowie das Durchströmungsverhalten erforscht worden.

Für langfristig wirksame Grünmulden braucht es ein Material, das über große Zeiträume hinweg seine Filtereigenschaften beibehält. Denn solange sich die Schadstoffe an der Oberfläche einer Mulde konzentrieren, ist die Mulde voll funktionstüchtig. Filtersubstrat mit den vorgenannten Eigenschaften bieten nicht nur länger und zuverlässiger Sicherheit, sondern brauchen auch deutlich weniger Pflege und Wartung.

Die Vorgaben, die aktuell in Regelwerken zu finden sind, bilden nicht immer den neuesten Stand der Technik ab. In der Praxis existieren mittlerweile oft Lösungen, die bessere Ergebnisse liefern. Für den Schutz unserer Umwelt und des Wassers und damit unserer Lebensgrundlage sollten daher alle Verantwortlichen nach den besten technischen Optionen suchen und damit das Mögliche und nicht nur das Nötige umsetzen.

Hauraton GmbH & Co. KG

www.hauraton.com

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Sanierung von Grünmulden – Gespräch mit Dr. Stephan Fuchs vom KIT in Karlsruhe