Neue Anforderungen an die Vorreinigung im Regenwassermanagement

Die meisten Schadstoffe stammen aus dem Straßenverkehr und könnten wirkungsvoll aus dem Nieder­schlags­wasser entfernt werden.

11.12.2020

In den letzten Jahrzehnten hat sich der Umgang mit Niederschlagswasser deutlich verändert. Die früher praktizierte Art des gemeinsamen Sammelns und Entsorgen von Schmutz- und Niederschlagswasser in Mischwassersystemen ist weitgehend der Trennkanalisation gewichen und im Bereich der Regenwasser­­kanäle wird heute versucht, möglichst wenig Wasser abzuleiten und dieses je nach örtlichen Gegeben­heiten dezentral im Boden zu versickern. Damit wird ein entscheidender Beitrag zur Neubildung von Grundwasser geleistet. Durch den Eintrag des Niederschlagswassers ins Grundwasser, welches die Basis für unser späteres Trinkwasser ist, aber auch durch ein immer stärker werdendes Umwelt­bewusstsein, wenn es beispielsweise um die Einleitung von Niederschlagswasser in Oberflächengewässer geht, steht die Qualität des abzuleitenden Wassers immer mehr im Fokus der Genehmigungs­behörden und des öffentlichen Interesses. Betrachtet man die Schadstoff­konzentrationen im gesammelten Nieder­schlags­wasser, so zeigt sich, dass diese je nach Ort des Anfalls sehr hoch sein können.

Pressekontakt

Natalie Stan

Rheniumhaus, 95111 Rehau
Tel.: +49 6074 4090286
press@rehau.com



StoffEinheitParkplatz/AnliegerstraßeHauptstraßeBBodSchV1)
  von                 bisvon         bisPrüfwert 90-Perzentil
Zink[ug/l]15                   1420120         2000500
Kupfer[ug/l]21                     14097             10450
Blei[ug/l]98                     17011             52525
MKW[mg/l]0,1                     6,50,1             6,50,2
1)        Prüfwerte des Wirkungspfades Boden-Grundwasser nach §8 Abs.1 Satz 2 des BBodSchGes (1999) 


Tabelle 1: Ausgewählte Schadstoffkonzentrationen von unterschiedlichen Verkehrsflächen


Der hohe Zinkgehalt resultiert aus Auswaschungen von Reifenabrieb, weil in den Gummimischungen meist zinkhaltige Komponenten zur Stabilisierung verwendet werden. Kupfer ist Bestandteil der Bremsklötze, die sich beim Betrieb abnutzen und die Werte im abfließenden Niederschlagswasser nach oben treiben. Ein Vergleich der in Tabelle 1 dargestellten Schadstoffkonzentrationen mit den in der Bundesbodenschutzverordnung festgelegten Grenzwerten zeigt, dass eine Versickerung ohne Vorbehandlung unter Berücksichtigung der genannten Grenzwerte nicht möglich ist. Vorbehandlungsanlagen die über eine physikalisch/chemische Reinigungsstufe verfügen, können einer Prüfung nach den Zulassungsgrundsätzen für Niederschlagswasserbehandlungsanlagen des Deutschen Institutes für Bautechnik (DIBt) unterzogen werden und sind damit nachweislich für eine Reinigung geeignet. Im Rahmen der bauaufsichtlichen Zulassungen wird der Schadstoffrückhalt von abfiltrierbaren Stoffen (AFS), Kupfer, Zink und Mineralölkohlenwasserstoffen (Tropfverluste) betrachtet.

Das in der Öffentlichkeit sehr stark diskutierte Mikroplastik ist aktuell noch nicht im Prüfumfang des DIBt enthalten. Betrachtet man das Aufkommen dieser Schadstoffe, so sind die Zahlen beeindruckend hoch. Alleine in Deutschland fallen etwa 330.000 t Mikroplastik pro Jahr an.

Auffällig ist der hohe Anteil verursacht durch den Straßenverkehr, vor allem in Form von Reifen- und Fahrbahnabrieb. Möchte man eine Verbesserung der Umweltbelastung erreichen, so ist gerade bei der Quelle Straßenverkehr ein sehr wirksamer Ansatzpunkt gegeben. In der Literatur wird Mikroplastik häufig als eine Sammelbezeichnung für Kunststoffpartikel verstanden, die kleiner als 5 mm sind. Es finden sich auch immer wieder Verfahren, welche darauf ausgerichtet sind, solche eher grobkörnigen Partikel zurück zu halten. Eine ernstere Gefahr geht aber verstärkt von den sehr feinen Partikeln aus: Diese sind aufgrund ihrer Größe deutlich mobiler und neigen wegen ihrer hohen spezifischen Oberfläche dazu, vermehrt Schadstoffe abzugeben. Es ist verständlich, dass der Reifen- und Fahrbahnabrieb in der Regel aus deutlich kleineren Partikeln als 5 mm besteht. Um ein geeignetes Reinigungsverfahren zu entwickeln, wurde daher bei den durchgeführten Untersuchungen auf ein sehr feinkörnigeres Gummimehl zurückgegriffen. Die Korngröße lag im Bereich von 0-125 µm, dabei hatten mehr als 60 % der Partikeln einen Durchmesser zwischen 55-75 µm.

DAL00514_DE_4c_12-2020 - 1075182

Abbildung 1: Mikroplastik in Deutschland. 
Die wichtigsten Quellen (jährlich pro Person freigesetzte Mengen). 
Quelle: Fraunhofer-Institut UMSICHT, 2018

Im Markt gibt es unterschiedliche Systeme, die für die Vorbehandlung von Niederschlagswasser vor einer Versickerung oder Einleitung in ein Gewässer geeignet sind. Im Weiteren werden Untersuchungen an einer Anlage der Firma REHAU vom Typ RAUSIKKO HydroMaxx Pro18 vorgestellt. Diese Anlage verfügt bereits über eine Zulassung durch das DIBt zur Abtrennung der eingangs erwähnten Schadstoffe und wurde einer ergänzenden Prüfung zum Rückhalt des feinen Gummimehls unterzogen. Die Versuche wurden bei einem unabhängigen Prüf-und Forschungsinstitut durchgeführt, dem IKT – Institut für Unterirdische Infrastruktur. Hinsichtlich der eingesetzten flächenbezogenen Durchflüsse und der verwendeten Auswertung orientierten sie sich am Prüfverfahren des DIBt für abfiltrierbare Stoffe (AFS). [Abbildung 2] Die Versuchsanlage besteht aus zwei Teilen. In einer ersten Stufe (RAUSIKKO SediClean M18) werden die Schadstoffe mechanisch zurückgehalten, in einer zweiten Stufe erfolgt eine weitergehende Rückhaltung in einem Schacht, der eine mit Granulat gefüllte Kammer aufweist. Um eine Information über die Reinigungsleistung sowohl der mechanischen Stufe als auch des Gesamtsystems zu erhalten, erfolgte eine Probennahme an den mit Entnahme 1 und Entnahme 2 gekennzeichneten Stellen.

RAUSIKKO HydroMaxx Pro_Prüfaufbau_09-03-2020 - 1075256

Abbildung 2: Schematischer Versuchsaufbau RAUSIKKO HydroMaxx Pro18


   
Teilprüfung 234
Tatsächlicher Volumenstrom[l/s]1,92832
Tatsächliche Versuchsdauer[min]2736615
Volumen[l]31 50031 50028 800
Zugabekonzentration i.M CE[g/l]1,190,590
Auslaufkonzentration i.M. CA[g/l]0,0250,0790,1729
Rückhalt jeder Teilprüfung i.M.[%]98,5290,67-
Rückhalt das RAUSIKKO SediClean M18 gem. Formel DIBt[%] 89,7 


 
Tabelle 2: Versuchsparameter und Ergebnisse der Rückhaltung vom Mikroplastik an der Entnahmestelle 1  
 
 
Teilprüfung 234
Tatsächlicher Volumenstrom[l/s]1,92832
Tatsächliche Versuchsdauer[min]2736615
Volumen[l]31 50031 50028 800
Zugabekonzentration i.M CE[g/l]1,190,590
Auslaufkonzentration i.M. CA[g/l]0,0080,040,1588
Rückhalt jeder Teilprüfung i.M.[%]99,3695,25-
Rückhalt das RAUSIKKO HydroMaxx Pro 18 gem. Formel DIBt[%] 93,29 


 
Tabelle 3: Versuchsparameter und Ergebnisse der Rückhaltung von Mikroplastik an der Entnahmestelle 2
 

Bereits an der Entnahmestelle 1, also nach der mechanischen Abscheidung, konnte ein Rückhalt von über 89 % der Mikroplastikpartikel nachgewiesen werden. Erfolgt die weitergehende Behandlung in der 2. Stufe, so konnten über 93 % der Schadstoffe mit Hilfe der Anlage erfolgreich aus dem Niederschlagswasser entfernt werden.

Fazit:
Die veröffentlichten Zahlen über das Aufkommen und die Mengen von Mikroplastik machen deutlich, dass hier Handlungsbedarf besteht. Die über den Straßenverkehr freigesetzten Mengen an Mikroplastik stellen die größte Quelle dieser Schadstoffe dar und sollten daher gezielt behandelt werden. Da es sich um sehr feinkörnige Partikel handelt, sollten die Prüfverfahren bzw. Prüfsubstanzen darauf ausgerichtet werden. Die allgemeine Definition von Mikroplastik als Partikel <5 mm ist hier viel zu hoch angesetzt. Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass am Markt verfügbare Anlagen wie RAUSIKKO HydroMaxx Pro18 oder RAUSIKKO SediClean M18 geeignet sind, auch sehr feinkörnige Partikel im Größenbereich von 0-125 µm wirkungsvoll zurück zu halten. Um die Gewässergüte weiter zu verbessern und damit die Qualität unseres Lebensraumes zu steigern, sollten die bestehenden Technologien genutzt werden, diese Schadstoffe wirkungsvoll aus dem Niederschlagswasser zu entfernen. Beispielsweise bietet sich hier die Behandlung von Abflüssen aus besonders belasteten Flächen wie Parkplätzen oder stark befahrenen Straßenabschnitten an.

Die Autoren:  

Dr. Warnfried Baumann
Leiter Competence Team  - Regenwasserbewirtschaftung / Entwässerung
Tel.: +49 (0) 9131 92 5323, warnfried.baumann@rehau.com

Martin Schön
Senior Product Engineer - Regenwasserbewirtschaftung / Entwässerung
Tel.: +49 (0) 9193 92-5484, martin.schoen@rehau.com

Quelle: „Straßen- & Tiefbau“ 4-2020 (Giesel Verlag GmbH).
  

Mehr Informationen finden Interessierte hier


Engineering progress

Enhancing lives