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    Projekt EPIKUR: Entwicklung und Erprobung eines integrierten Abwassermanagementsystems zur Kosten und Emissionsreduzierung

    Beschreibung

    Projektlaufzeit: 2003 - 2005

    Bearbeiter:

    • Dipl.-Ing. Jochen Simon
    • Dipl-Ing. Inka Kaufmann
    • Dr.-Ing. Joachim Hansen

    Die Siedlungsentwässerung in der Bundesrepublik Deutschland erfolgt überwiegend durch Mischsysteme, d.h. Schmutzwasser und Regenwasser werden in einem gemeinsamen Kanal abgeleitet. Da der Mischwasserabfluss den bis zu 100-fachen Wert des Trockenwetterabflusses annehmen kann, ist es nicht immer möglich, den gesamten Abfluss auch zur Kläranlage weiterzuleiten und dort einer Behandlung zu unterziehen. Ein Teil des Mischwassers wird deswegen an bestimmten Bauwerken im Kanal entlastet und in ein Gewässer abgeleitet. Im Bereich der Kanalisation wurden deshalb in den letzten Jahren, nicht zuletzt wegen des ATV-Arbeitsblattes A 128, verstärkt Regenbecken zur Mischwasserbehandlung gebaut, um die Emissionen aus den Regenentlastungsbauwerken zu verringern. Diese Becken begrenzen den Zufluss zur Kläranlage auf den in der Bundesrepublik üblichen Bemessungszufluss Qm. Dies entspricht dem zweifachen Schmutzwasserzufluss Qsx und dem Fremdwasserzufluss Qf. Der gespeicherte Beckeninhalt wird nach Ende des Regens zur Kläranlage entleert. Die Festlegung dieses starren Drosselabflusses als Bindeglied zwischen Kanalisation und Kläranlage ist hierbei nicht das Resultat weitgehender verfahrenstechnischer Überlegungen oder von wirtschaftlichen Optimierungsansätzen, sondern wurde relativ willkürlich gewählt (BRUNS 1999). Hierbei ist weiterhin zu bedenken, dass der Lastfall zur Bemessung einer Kläranlage durch eine Kombination einer hohen Lastannahme (z.B. der Fracht, die in 85% aller Belastungsfälle unterschritten wird) bei gleichzeitig ungünstigen Betriebsbedingungen gekennzeichnet ist (z.B. durch die Annahme einer niedrigen Bemessungstemperatur), weshalb die Anlagen in der Regel erhebliche Leistungsreserven aufweisen. Die bislang geübte Praxis, Kanalisation und Kläranlage statisch zu bemessen und zu betreiben, kann dazu führen, dass Mischwasser in ein Gewässer entlastet wird, obwohl noch Speicherkapazitäten im Netz vorhanden sind. Des Weiteren fehlt in den meisten Abwassersystemen der Informationsfluss zwischen Kläranlage und Kanalisation, sodass der Mischwasserabfluss stärker als notwendig gedrosselt und entlastet wird, obwohl noch freie Kapazitäten auf der Kläranlage vorhanden sind. Sowohl aus Sicht des Gewässerschutzes als auch aus Kostengesichtspunkten vertreten daher viele Experten die Ansicht, dass Abwassersysteme integriert geplant und vor allem betrieben werden sollten (z.B. KRAUTH, MÜLLER 1996; ALEX ET AL. 1999; ROSENWINKEL ET AL. 1999; HANSEN, LEINWEBER 1999a und b). Bisherige Untersuchungen (z.B. SCHNEIDER, SCHOLZ 1998) legen weiterhin den Schluss nahe, dass für ein bestehendes Abwassersystem hinsichtlich der Gesamtemissionen ein optimaler Drosselabfluss existiert, der in der Regel nicht dem bislang üblichen Bemessungszufluss von 2×Qsx+Qf entspricht. Dieser ist jedoch belastungs- bzw. ereignisabhängig. Im Rahmen von Untersuchungen unter Verwendung von dynamischen Simulationswerkzeugen, die das Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft der Universität Kaiserslautern im Rahmen der Erweiterungsplanung einer kommunalen Kläranlage durchgeführt hat (HANSEN, LEINWEBER 2000), stellte sich heraus, dass bei den untersuchten Kläranlagenvarianten eine Beschickung mit Drosselabflüssen deutlich über 2×Qsx+Qf und damit eine erhebliche Verminderung der Gesamtemissionen aus dem System Kanalnetz-Kläranlage möglich war, ohne dass die Überwachungswerte im Ablauf der Kläranlage überschritten wurden. Aus den Defiziten der bisherigen Untersuchungen werden die Ziele im Rahmen des Projektes EPIKUR abgeleitet. Die allgemeinen Ziele können wie folgt formuliert werden: 

    • Entwicklung einer Checkliste zur Überprüfung der Möglichkeiten eines integrierten Abwassermanagements (d.h. ist für ein System Netz - Kläranlage eine integrierte Planung/ ein integrierter Betrieb überhaupt sinnvoll und machbar?)
    • Ableitung von Kriterien zur ganzheitlichen Bewertung von integrierten Maßnahmen in den Bereichen Einzugsgebiet - Kanalnetz - Kläranlage - Gewässer
    • Entwicklung einer Methodik zur Bestimmung des jeweils sinnvollsten Drosselabflusses
    • Untersuchungen an ausgewählten Referenzanlagen/-Einzugsgebieten
    • Erstellung eines Leitfadens 'Integrierte Planung und Bewirtschaftung von Kanalisation und Kläranlager zur Emissions- und Kostenreduzierung' für Kommunen, Behörden und Planer 

    Finanzierende Institution(en)

    • Ministerium für Umwelt und Forsten Rheinland-Pfalz