Regenwasserbehandlung


Die Belastung des Niederschlagswasserabflusses.

Öl auf Pflasterbelag

Bild 1 – Tropfverluste von Kraftfahrzeugen auf Parkplatz einem. (Quelle – eigenes Bild.)

Der Niederschlagswasserabfluss ist selten wirklich sauber. Schadstoffe im Regenabfluss stammen aus der Atmosphäre und werden über die zu entwässernden eingetragen (Bild 1). Wobei die Konzentrationen von Dachabflüssen zu Verkehrsflächen ansteigen.

Schon im Niederschlag sind gelöste und transportierte Stoffe (Nassdeposition) und Feststoffe vorhanden. Diese werden während der Trockenperioden abgelagert (Trockendeposition).

Die Belastung des Niederschlages setzt sich daher aus zwei Hauptkomponenten zusammen. Einer globalen Stoffkonzentration, die aus den Emissionen weit entfernter Emittenten besteht. (Industrie, Verkehr, aber auch vulkanische Tätigkeit und Waldbrände). Und aus lokalen Einflüssen aus dem direkten Einzugsgebiet. (z.B. der Abrieb von Bremsbelägen oder Reifen der Kraftfahrzeuge, Tropfverluste von Ölen).

verschmutzte Verkehrsflächen

Bild 2 – Regenabflüsse von Verkehrsflächen sind hochgradig verschmutzt. (Quelle – Fotolia #46083007.)

 

 

 

An anorganischen Stoffen enthalten der Niederschlag und der Abfluss befestigter Flächen vor allem. Chlorid, Sulfat, Ammonium, Nitrat, Nitrit und Phosphat. Hinzu kommen Spurenmetalle wie Blei, Cadmium, Eisen, Kupfer, Zink und Quecksilber.

An toxischen organischen Stoffen treten vor allem polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) auf. Diese entstehen bei Verbrennungsprozessen. Des weiteren Organochlorverbindungen (AOX) und chlorierte Kohlenwasserstoffe (HCH), die ihren Ursprung in der chemischen Industrie haben und in Pflanzenschutzmitteln vorkommen.

Auf Verkehrsflächen treten aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe hinzu.

 

 


Die Inhaltsstoffe von Dachabflüssen.

Kupferdach

Bild 3 – Kupferdächer belasten das Regenwasser. (Quelle – Fotolia # 41979269.)

Den geringsten Eintrag von Stoffen in den Regenabfluss haben Dachflächen in reinen Wohngebieten.

Die höchsten Konzentrationen an toxischen Spurenstoffen wurden bei den PAK (polycyclische, aromatische Kohlenwasserstoffe), Blei und Kupfer gemessen.

Diese zeigen aufgrund ihres vorwiegend partikulären Auftretens einen ausgeprägten Spülstoß (First Flush) von den Dächern. Die Dachmaterialien beeinflussen die Stoffkonzentrationen im Abfluss nur geringfügig.

Ausnahmen sind Dacheindeckungen aus Kupfer oder Zink. Diese belasten den Regenabfluss mit Schwermetallen (Bild 3).

Aber auch organische Stoffe wie Blätter, Pollen oder Moose bzw. Flechten werden von Dächern abgespült.

Zusätzlich Kot von Tieren wie Vögeln, der pathogene Keime enthalten kann. Daher empfiehlt es sich, bei der Nutzung von Regenwasser immer einen Filter vor der Zisterne einzusetzen.

 

 


Die Inhaltsstoffe von Parkplätzen und Straßen.

Schrottplatz ohne Überdachung

Bild 3 – Lagerung von Altmetall ohne Überdachung sorgt für Schwermetalle im Regenwasser. (Quelle – eigenes Bild.)

Abflüsse von Verkehrsflächen weisen höhere Schadstoffgehalte auf. Am geringsten ist der Einfluss von Schulhöfen, Fahrradwegen, Feuerwehrzufahrten, Gehwegen und Flächen ohne Kfz-Verkehr. Hier sind die Stoffgehalte nicht viel höher als bei Dachabflüssen. Der Hundekot belastet den Abfluss bakteriell und mit Nährstoffen. Auf Verkehrsflächen mit Kfz-Verkehr sowie angrenzenden Flächen im Spritzwasserbereich steigen die Stoffkonzentrationen an. Zu den verkehrsbedingten Stoffquellen gehören.

  • Der Abrieb von Fahrzeugreifen. (Kautschuk, Ruße, Zink, Chrom, Kupfer, Nickel, Cadmium)
  • Der Abrieb von Bremsbelägen und Bremsteilen. (Nickel, Chrom, Kupfer, Blei, Eisen)
  • Die Tropfverluste von Fahrzeugen. (Treibstoffe, Motoren- und Getriebeöl, Schmierfett, Bremsflüssigkeit, Frostschutzmittel und Schwermetalle als Additive)
  • Die Emissionen der Kraftstoffverbrennung. (Gase und Aerosole, Ruß- und Teerprodukte)
  • Korrosionsprodukte (Schwermetallverbindungen)
  • Der Fahrbahnabrieb selbst.

Die organischen Komponenten sind überwiegend biologisch schwer abbaubar und weisen somit bei hohen Einträgen ein Risiko von Kontaminationen auf. Grundsätzlich müssen solche Regenabflüsse vor der Einleitung in ein Gewässer (Grundwasser, Oberflächengewässer) behandelt werden, damit diese nicht kontaminiert werden.


Die Anforderungen an die Niederschlagswasserbehandlung.

aktiver Gewässerschutz

Bild 3 – Die Flüsse und Seen müssen geschützt werden. (Quelle – eigenes Bild.)

Grundsätzlich gibt es zwei Anforderungen an die Qualität des Niederschlagswasserabflusses. Es wird zwischen der Einleitung in ein Oberflächengewässer (Teich, See, Bach, Fluss) und der Einleitung in das Grundwasser unterschieden.

Für die Einleitung in Oberflächengewässer werden maßgebliche Anforderungen derzeit diskutiert. Dabei zeigt sich, dass weder die zu berücksichtigenden Parameter noch die Höhe eines möglichen Grenzwertes bislang eindeutig definiert wurden.

Der Schutz der Gewässer ist zunächst im sogenannten Wasserhaushaltsgesetz (WHG) geregelt. Allerdings ist Wasser in erster Linie Ländersache, daher hat jedes Bundesland ein eigenes Wassergesetz. In diesen ist verankert, wie der Schutz der Gewässer zu gewährleisten ist. Die Gesetze geben aber selten klare Anweisungen oder Methoden zur Behandlung der Regenabflüsse.

Daher gibt es in der Praxis Regelwerke wie die Arbeitsblätter und Merkblätter der DWA (Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V.). Für Niederschlagsabflüsse sind hier vor allem das A100,  A102 und M153 zu nennen. Wenn Regenwasser versickert werden soll gilt das Arbeitsblatt A 138:

 

  • Arbeitsblatt A100 – Leitlinien der integralen Siedlungsentwässerung (ISiE).
  • Arbeitsblatt A102 – Grundsätze zur Bewirtschaftung und Behandlung von Regenwetterabflüssen zur Einleitung in Oberflächengewässer – Entwurf.
  • Merkblatt M153 – Handlungsempfehlungen zum Umgang mit Regenwasser.
  • Arbeitsblatt A138 – Planung, Bau und Betrieb von Anlagen zur Versickerung von Niederschlagswasser.

Die Einordnung von zu entwässernden Flächen.

Verschmutzungsgrad

Bild 4 – Kategorisierung von Flächen nach dem Verschmutzungsgrad. (Quelle – eigenes Bild.)

Im Arbeitsblatt DWA A 138, Arbeitsblatt A 102 und dem Merkblatt M 153 sind Flächentypen kategorisiert worden, die den Verschmutzungsgrad und damit auch die Anforderungen an die Behandlung regeln. Grundsätzlich gibt es drei Kategorien von Abflüssen, wobei die Abflüsse der Kategorie 1 als unbelastet und in der Regel nicht behandlungsbedürftig eingestuft werden. Darunter fallen z.B. Dachflächen in Wohngebieten, Hofflächen, Gärten und Grünflächen und Geh- und Radwege sowie Straßen mit geringer Verkehrsbelastung unter 300 Kraftfahrzeugen pro Tag.

Unter die Kategorien II (schwach belastet) und III (stark belastet) sind unter anderem folgende Fläche eingeordnet.

  • Dachflächen in Gewerbe- und Industriegebieten. (keine Metalldächer aus Kupfer oder Zink)
  • Befestigte Flächen mit schwachem Kfz-Verkehr. (fließend und ruhend) z.B. Wohnstraßen mit Park- und Stellplätzen, Zufahrten zu Sammelgaragen, sonstige Parkplätze.
  • Zwischengemeindliche Straßen- und Wegeverbindungen.
  • Einkaufsstraßen, Marktplätze, Flächen, auf denen Freiluftveranstaltungen stattfin­den.
  • Hof- und Verkehrsflächen in Mischgebieten. Gewerbe und Industriegebiete mit geringem Kfz-Verkehr. Keinem Umgang mit wassergefährdenden Stoffen und kei­nen sonstigen Beeinträchtigungen der Niederschlagswasserqualität.
  • Und landwirtschaftliche Hofflächen.

Die Flächenkategorie III (stark belastet).

  • Flächen mit starkem Kfz-Verkehr. (fließend und ruhend) z.B. Haupt­verkehrsstra­ßen, Fernstraßen sowie Großparkplätze als Dauerparkplätze mit häufiger Fre­quentierung.
  • Hof- und Verkehrsflächen in Misch-, Gewerbe- und Industriegebieten, soweit nicht unter Kategorie II fallend.
  • Metalldächer aus Kupfer, Zink und Blei.

Anlagen zur Behandlung von Niederschlagswasserabflüssen.

3P Technik Hydrosystem

Bild 6 – Reinigung von belastetem Regenwasser. (Quelle – 3P Technik GmbH.)

Grundsätzlich wird bei den Anlagen zur Behandlung von Niederschlagsabflüssen zwischen zentralen und dezentralen Anlagen unterschieden.

Erstere behandeln das Wasser von mehreren Hektar Einzugsgebieten. Dieses wird dazu über einen Regenwasserkanal zu den Anlagen geleitet.

Die dezentralen Anlagen hingegen sind bis etwa 5.000 m2 Anschlussfläche einzusetzen und liegen meist im Bereich der zu entwässernden Flächen.

Beispiele für zentrale Anlagen sind:

  • Regenklärbecken
  • Lamellenklärer, Schrägklärer
  • Retentionsbodenfilter

 

 

Filterrinne

Bild 7 – Entwässerungsrinne mit Filter. (Quelle – Birco GmbH.)

Bei den dezentralen Anlagen handelt es sich in der Regel um Produkte verschiedener Hersteller. Diese können ein geteilt werden in.

  • Absetzschächte
  • Lamellenabscheider, hydrodynamische Abscheider
  • Wasserdurchlässige Flächenbeläge (Pflasterbeläge, Drainbeton, wassergebundene Wegedecken) (Bild 5)
  • Substratgefüllte Rinnen oder Mulden mit Filterfunktion (Bild 7)
  • Straßenabläufe mit Behandlungsfunktiion
  • Schacht- oder Rohrbauwerke (Bild 6)

 

wasserdurchlässiges Pflaster

Bild 5 – Wasserdurchlässiger Pflasterbelag mit Behandlungsfunktion. (Quelle – Klosterman GmbH & Co. KG.)

 

Alle Filteranlagen müssen entsprechend den Herstellerangaben ausgelegt und dimensioniert werden.

Da es eine Vielzahl von Anlagen gibt, die sich vor allem im Betrieb und in der Wartung unterscheiden, helfen Zulassungen dabei, geprüfte Produkte ausfindig zu machen.

Die wichtigsten Zulassungen für die Versickerung sind die allgemeinen, bauaufsichtlichen Zulassungen des Deutschen Instituts für Bautechnik in Berlin (DIBt), die eine Eignung der Anlagen gewährleisten und genaue Angaben zu Planung, Einbau und Wartung machen.

Für die Ableitung in Oberflächengewässer sei auf die LANUV (Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen) verwiesen.

Für den Spezialfall Metalldächer existiert außerdem eine bayerische Landeszulassung gemäß bayerischem Wassergesetz, die auf den Seiten des Landesamtes für Umwelt (LfU) abgerufen werden kann.

 


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Verfasser: Prof. Dr.-Ing. Carsten Dierkes / Münster.