Behandlungsanlagen für die Versickerung

Behandlungsanlage 3P Technik Hydrosystem
Behandlungsanlage 3P Technik Hydrosystem

Unser Grundwasser ist ein sensibles System, das als Trinkwasserlieferant geschützt werden muss. Ebenso befinden sich im Boden wichtige Mikroorganismen, die empfindlich auf geringste Mengen von Schwermetallen und Kohlenwasserstoffen reagieren. Regenwasser von Metalldächern ist mit Schwermetallen belasst. In einigen Bundesländern, wie z.B. Bayern darf daher Regenwasser von Metalldächern, die größer als 50 m² sind, nicht einfach in den Boden abgeleitet werden, sondern muss über eine Regenwasserbehandlungsanlage gereinigt werden. Filtersubstrate sorgen dafür, dass die schädigenden Moleküle gebunden werden. Je nach Hersteller sind die Funktionsprinzipien unterschiedlich. Achten Sie einfach auf die DIBT –Zulassung.

Regenwasserfilter für die Versickerung

Soll das Regenwasser in einem unterirdisch angeordnetem Versickerungssystem eingeleitet werden, ist es ratsam das Regenwasser so zu filtern, dass kein Schmutz in dieses System gelangt. Moos, Blätter und Äste würden sich sonst ablagern und den Zulauf bzw. den „Ablauf“ behindern.
Bei der Wahl des Filters ist darauf zu achten, dass man einen Filter wählt, der den Schmutz in einem Korb zurückhält. Von Zeit zu Zeit muss dieser geleert werden. Es darf kein Filter gewählt werden, der den Schmutz seitlich in den Kanal weiterleitet. Dies ist ganz wichtig, denn viele Gemeinden akzeptieren diesen Anschluss nicht und verlangen dann trotzdem die Versiegelungsgebühr. Nur eine 100-prozentige Trennung vom Kanal bewirkt ein Erlass der Niederschlagsgebühr. Es existieren auch Fallrohrfilter auf dem Markt, die den Schmutz einfach nach vorne auswerfen. Im Fallrohr wird das gereinigte Wasser dann in die Zisterne oder direkt in das Versickerungssystem geleitet.

Diese Filter sind einfach zu montieren, vor allem einfach und schnell zu überprüfen und zu warten.
Den besten Effekt erreicht man, wenn dem Versickerungssystem eine Regenwassernutzungsanlage vorgeschaltet ist. Der Korbfilter hält die Grobstoffe zurück, der Zisternenkörper wirkt als Sedimentationsanlage und sauberes Wasser gelangt über den Überlauf in die Versickerungsanlage. Wenn die Zisterne als Retentionsanlage ausgeführt und das Wasser gedrosselt der Versickerung zugeleitet wird, kann die Versickerung kleiner ausgelegt werden. Die Zisterne kann den ersten Regenwasserschwung bei einem heftigen Regen abfangen und dosiert der Versickerung zuleiten. Diese Lösung bietet sich auch bei Böden mit einem nicht so guten kf-Wert an.

Sickerfähigkeit des Bodens

Eine weitere Möglichkeit, die Sickerfähigkeit selbst, relativ einfach zu ermitteln, ist der Sickertest. Diese Methode ist aufgrund des benötigten Wasservolumens und der ggf. in größeren Tiefen abzulesende Wasserstand v.a. bei einer oberflächigen Versickerung geeignet. Es ist eine Schürfgrube mit Abmessungen von mind. 50 cm x 50 cm und einer Tiefe von ca. 1 m unter dem vorgesehenen Zulaufniveau auszuheben. Die Schürfgrube ist daraufhin etwa 1 m hoch mit Wasser aufzufüllen. Bei größeren Absenkungen ist immer wieder Wasser auf diese Höhe nachzufüllen. Ziel ist es, eine Wassersättigung des Bodens herbeizuführen. Dies ist nach ca. 1 Stunde der Fall.
Nachdem der Wasserstand durch Nachfüllen wieder auf 1 m eingestellt ist, erfolgt die eigentliche Messung. Der absinkende Wasserspiegel wird mindestens 1 Stunde lang viertelstündig gemessen.

Aus diesen mindestens 4 Messwerten wird dann ein Mittelwert gebildet und die Absenkung in 15 min in den kf-Wert [m/s] umgerechnet.

Beispiel:
nach 15 min Ablesung 5 cm Absenkung 5 cm
nach 30 min Ablesung 8 cm Absenkung 3 cm (8 cm – 5cm)
nach 45 min Ablesung 10 cm Absenkung 2 cm (10 cm – 8 cm)
nach 60 min Ablesung 11 cm Absenkung 1 cm (11 cm – 10 cm)

Summe 11, geteilt durch 4 (4 Messungen) ergibt einen Mittelwert von 2,75 in einer Viertelstunde

Umrechnung in den kf-Wert [m/s]:
2,75 cm = 0,028 m
15 min = 900 s

0,028/900 sec.= 3,11*10—5
Vergleich mit versickerungsrelevanten Bereich: 1*10-3 und 1*10-6 m/s

Quelle: Wasserwirtschaftsamt Weilheim mit Ergänzungen

Anhand dieses kf-Wertes kann nun das nötige Rückhaltevolumen einer Versickerungsanlage berechnet werden. Je kleiner der Wert, also je schneller das Wasser versickern kann, umso weniger Rückhaltevolumen wird benötigt. Wenn Sie also eine Versickerungsanlage einbauen möchten, benötigt ihr Lieferant unter anderem diesen kf-Wert, dann kann er mit Angabe der zu entwässernden Fläche und dem jährlichen Niederschlag Ihnen ein Angebot über die notwendige Anzahl an Versickerungsboxen oder Versickerungstunneln unterbreiten.

Bemessung von Versickerungsanlagen

Die Bemessung von Anlagen zur Versickerung von Niederschlagswasser kann nach dem
Arbeitsblatt DWA-A 138 mittels statistischer Niederschlagsdaten erfolgen.
Erfolgt die Versickerung durch die belebte Bodenzone (bewachsener Oberboden), so ist sie in der
Regel erlaubnisfrei:
• Flächenversickerung
• Muldenversickerung (bis 300 m2 angeschlossene Fläche in Wohngebieten)

Den besten Schutz für das Grundwasser bieten Flächen- und Muldenversickerung, da hierbei eine
Reinigung des Niederschlagwassers durch die belebte Bodenzone erfolgt. Sie bieten darüber
hinaus die beste Möglichkeit der Kontrolle und Wartung. Diese beiden Systeme sind aus
ökologischen Gründen anderen Lösungen vorzuziehen. Allerdings ist hier einzuwenden, dass derartige Systeme viel Platz benötigen und bisher keiner für die, in der Bodenzone gebundenen, Schwermetalle etc. und deren Entsorgung eine Lösung anbietet. Seit über 10 Jahren werden für den Grundwasserschutz sogenannte Behandlungsanlagen angeboten. Dies sind Filter, die meist über ein spezielles Substrat die für das Grundwasser schädlichen Stoffe (Kohlenwasserstoffe, Kupfer, Zink, Blei Cadmium etc.) herausfiltern und binden. Das Substrat wird dann je nach Verschmutzungsgrad, das kann über mehrere Jahre dauern, ausgetauscht. Dieses gereinigte Wasser kann über unterirdische, platzsparende Versickerungsanlagen dem Grundwasser zugeführt werden.

Grundvoraussetzung für die Versickerung ist zum einen ein ausreichender Abstand der
Versickerungsanlage zum Grundwasser (≥ 1,00 m zum mittleren höchsten Grundwasserstand) und
zum anderen ein ausreichend sickerfähiger Untergrund.
Die Sickerfähigkeit des Bodens wird durch den Durchlässigkeitsbeiwert (kf-Wert) in [m/s] ausgedrückt.
Der Durchlässigkeitsbeiwert, in dem das Niederschlagswasser im Normalfall vollständig versickert werden kann, liegt zwischen 1*10-3 (grobkörniger Sand, stark durchlässig) und 1*10-6 m/s (schluffiger Sand, schwach durchlässig).

Sickerschacht – Sickergrube

Die Entwässerung über Sickerschächte bzw. Sickergruben wird in der Regel nur noch als Übergangslösung genehmigt, wenn das Regenwasser weder im Untergrund verrieselt noch in ein Gewässer eingeleitet werden kann. Sie sind in der DIN 4261-1 Kleinkläranlagen – Teil 1: Anlagen zur Schmutzwasservorbehandlung geregelt.

Die Sickergruben/-schächte enthalten im Bereich der sickerfähigen Schicht durchlässige Wände. Die aus hydraulischer Sicht erforderliche Sickerfläche, ermittelt sich aus der Aufnahmefähigkeit des Bodens (Bodenart, Durchlässigkeit) und dem Druck, der durch die Wassersäule im Sickerschacht ausgeübt wird. Um eine längere Standzeit der Sickerschächte zu erreichen, werden diese mit einem entsprechenden Regenwasserfilter ausgestattet.

Versickerungsboxen

Versickerungsbox mit Fallrohrfilter
Versickerungsbox mit Fallrohrfilter

Eine weitere Möglichkeiten bieten unterirdische Kunststoffbehälter (auch Kunststoff-Hohlkörpersysteme genannt), in denen das Regenwasser über Rohrleitungen eingebracht, gesammelt und anschließend an das Erdreich abgegeben wird. Aufgrund ihrer tunnel- und/oder wabenartigen Struktur bieten sie ein großes Speichervolumen. Die Kunststoffboxen sind durch viele kleine Verstrebungen stabil, so dass sie sogar unter Parkplatzflächen eingebaut werden können und PKWs als auch LKWs die darüber angelegten Flächen befahren können. Das anfallende Regenwasser fließt erst einmal in den Hohlraum dieser Blöcke. Dieser Hohlraum dient also als Pufferraum, anschließend sickert das Wasser langsam in das umgebende Erdreich und somit in das Grundwasser. Sie sind platzsparender als Kiesrigolen und bieten sich daher z.B. bei kleinen oder beengten Grundstücksverhältnissen an. Auch bei diesen Systemen ist ein Zugang für Wartungs- und Inspektionsarbeiten notwendig.

Rohr-Rigolen Versickerung

Für die Versickerung mittels Rohren und Rigolen ist keine gesonderte Fläche erforderlich. Die unterirdisch verlegten perforierten Rohre liegen in überdeckten Rohrgräben und leiten das Niederschlagswasser direkt in den Untergrund. Die Rohre dienen als Retentionskörper. Das zurückgehaltene Regenwasser verteilt sich dann mit Verzögerung flächig im Boden. Dieses System ist besonders für den Überlauf aus Regenspeichern geeignet. Aufgrund seiner flächigen Einleitung kann das Reinigungspotenzial der oberen Bodenschichten besser genutzt werden als bei der Schachtversickerung.
Die Rigole sollte frostfrei liegen und bei Verkehrslasten mindestens 0,50 m Überdeckung über dem Rohrschacht vorweisen. Die beste Wasserverteilung wird bei gefällelos verlegten Rohren erreicht.

Mulden-Rigolen Versickerung

Muldenversickerung
Natürliche Muldenversickerung in einem Wohngebiet

Das Regenwasser wird in Geländemulden aufgefangen und von dort über den Mutterboden in eine mit Kies gefüllte Rigole geleitet. Von diesem Zwischenspeicher versickert es in das Erdreich und wird dem Grundwasser zugeführt. Die bewachsene obere Bodenzone ist als Filter sehr wirksam.  Durch die Vegetation wird außerdem eine dauerhafte Durchlässigkeit der oberen Schicht sichergestellt. Um ein ausreichendes Einstauvolumen zu erhalten, genügt bei einer günstigen Bodenbeschaffenheit (Sand oder Kies im Untergrund) eine Vertiefung von 20 bis 30 cm auf nur 10% der zu entwässernden Dachfläche. Diese Faustregel gilt für die Entwässerung von Satteldächern. Bei einem Flachdach ist aufgrund der größeren Wasserrückhaltung der Abfluss verzögert, so dass hier bereits eine Muldentiefe von 10 bis 15 cm ausreicht.

Muldenversickerung

Bei den Mulden handelt es sich um begrünte, flache Vertiefungen in der Erde. Das anfallende Niederschlagswasser wird darin zwischengespeichert und verzögert über eine circa 30 cm starke Bodenzone in den Untergrund abgeleitet. Die Größe der Mulde beträgt in der Regel 10 bis 20% der angeschlossenen befestigten Fläche (abhängig von der Bodendurchlässigkeit). Um eine Verschlickung und Verdichtung der Oberfläche zu vermeiden, dürfen Mulden nicht länger als einen Tag mit einer maximalen Einstauhöhe von 30 cm eingestaut werden.

Die europäische Wasserrahmenrichtlinie

Wasserrahmenrichtlinie
Wasserrahmenrichtlinie

Diese Richtlinie verfolgt das Ziel, dass alle europäischen Gewässer vom Zufluss von verschmutztem Wasser geschützt werden müssen. So sollen unser Grundwasser, Oberflächengewässer und damit unser Trinkwasser auf lange Sicht in weiterhin guter Qualität erhalten bleiben.
Was hat das nun mit einer Regenwassernutzungsanlage oder einer Versickerung zu tun? Auch hier höhlt steter Tropfen den Stein. Eine Regenwassernutzung und Versickerung sind Systeme der dezentralen, natur- und ortsnahen Niederschlagsbewirtschaftung, die eine zentrale Rolle im Sinne der europäischen Wasserrahmenrichtlinie spielen. Folglich sollte der Überlauf einer Regenwassernutzungsanlage möglichst nicht mehr an den Kanal angeschlossen werden, sondern das überschüssige Regenwasser sollte naturnah, wie oben im Schaubild dargestellt, dem Kreislauf wieder zugeführt werden oder zumindest versickern.