gwf Wasser/Abwasser IT-Branchenlösungen für die Wasserwirtschaft (Vorschau)

| FACHBERICHTE
|
Abwasserbehandlung
4. Ergebnisse und Diskussion
4.1 Laborverfahren
Die Durchführbarkeit des in diesem Vorhaben entwickelten
Verfahrens wird im Folgenden beispielhaft anhand
der Untersuchung eines kommerziellen Rinnensystems,
welches bereits durch das DIBt zur Behandlung
von Verkehrsflächenabflüssen zugelassen ist und eine
Standzeit von zehn Jahren hat, aufgezeigt.
Die Schwermetallvorbelastung, welche im Teil 1
neun Jahren entspricht und auf zwei Rinnenelemente
desselben Herstellers mit einer Baulänge von je 0,50 m
aufgebracht wurde, wurde in je 60 L deionisiertem
Wasser gelöst. Somit ergaben sich Zulaufkonzentrationen
von 114 000 mg/L Zn und 12 900 mg/L Cu. Die Vorbelastung
konnte während der Untersuchung auf das
Rinnensubstrat beim ersten Durchgang durch das System
mit einer Vorbelastungsregenspende von 10 L/(s·ha)
aufgebracht werden. Aus den gemessenen Ablaufmischkonzentrationen
(849 mg/L Zn und 80 mg/L Cu)
ergaben sich im Mittel ein Zinkrückhalt von 99,3 % und
ein Kupferrückhalt von 99,4 %, welche beide deutlich
über den jeweils geforderten 90 % an Zink- und Kupferrückhaltewerten
lagen.
Beim Teil 2 des Verfahrens wurden pro Teilregenspende
86,4 L Wasser benötigt. Die maximal gemessene
Zinkkonzentration im Ablauf betrug 75,1 µg/L und
die maximal gemessene Kupferkonzentration lag bei
7,5 µg/L. Somit lagen alle Ablaufkonzentrationen unterhalb
der Prüfwerte der BBodSchV für den Wirkungspfad
Boden-Grundwasser und die geforderten Rückhalte von
mindestens 70 % Zink und 80 % Kupfer wurden erreicht.
Bei allen drei Regenspenden ergaben sich Kupferrückhaltewerte
von jeweils 99,2 %. Bei Zink betrug der
Rückhalt 99,5 % bei der mittleren Regenspende mit
6,0 L/(s·ha) und 99,4 % bei den anderen beiden Regenspenden.
Beim Teil 3 lagen die Kupferkonzentration in der Auftausalzlösung
bei 16,9 µg/L und die Zinkkonzentration
bei 702 µg/L. Alle gemessenen Ablaufkonzentrationen
waren bei beiden Rinnen unterhalb der Prüfwerte der
BBodSchV für den Wirkungspfad Boden-Grundwasser,
wobei die Kupferwerte sogar durchwegs unterhalb der
Bestimmungsgrenze von 5 µg/L lagen. Die höchste
gemessene Zinkablaufkonzentration betrug 36,2 µg/L.
Die nach diesem Laborverfahren im Ablauf zulässigen
Konzentrationen, getrennt nach BBodSchV und
Tabelle 3. Zulässige Ablaufkonzentrationen für das dargestellte Rinnensystem
auf Grundlage der Prüfwerte zur Beurteilung des Wirkungspfads Boden-Grundwasser
gemäß BBodSchV (zul. AK B ) und Mantel-V (zul. AK M ) [2, 3].
Einheit
Auftausalzlösung
Prüfwert
BBodSchV
zul.
AK B
Prüfwert
Mantel-V
zul. AK M
Cu µg/L 16,9 50 66,9 14 30,9
Zn µg/L 702 500 1 200 58 760
Mantel-V, sind in Tabelle 3 aufgeführt. Daraus ergibt
sich, dass die an die Anlage gestellten Anforderungskriterien
selbst bei einer möglichen Verschärfung durch
die Mantel-V (zulässige Kupferkonzentration 30,9 µg/L
und zulässige Zinkkonzentration 760 µg/L) eingehalten
wurden. Die während dieses Versuchsteils gemessenen
Chloridablaufkonzentrationen betrugen 6840 mg/L im
Mittel und lagen damit nur geringfügig unterhalb der
Zulaufkonzentration von 8290 mg/L, welche etwa den
in der Realität gemessenen Spitzenwerten in Verkehrsflächenabflüssen
entspricht.
Aus diesen Ergebnissen folgt, dass eine Einführung
eines Prüf- oder Grenzwertes für Chlorid zu Problemen
führen würde. So sieht der Entwurf der Mantel-V [3]
einen Prüfwert von 250 mg/L Cl vor (siehe Tabelle 1).
Alle derzeit vom DIBt zugelassenen Behandlungsanlagen
sowie Oberboden können Chlorid aus chemisch-physikalischen
Gründen nicht zurückhalten und würden somit
den nach Mantel-V geforderten Wert während der
Streusalzphase im Winter nicht einhalten können. Dieses
gilt in gleichem Maße für Flächenversickerungsanlagen
und Mulden- bzw. Mulden-Rigolen-Systeme nach
DWA-A 138 [23]. Dies würde auch bereits eingebaute
Systeme für die anschließende Versickerung betreffen.
Hier ergibt sich weiterer Forschungsbedarf. So muss
z. B. geklärt werden, wie sich die zeitlich begrenzte
Chloridspitzenkonzentration auf den Boden-Grundwasserkörper
auswirkt und ob die Betrachtung einer
mittleren Jahreskonzentration in diesem speziellen Fall
legitim ist. Eine Einschränkung der Auftausalzausbringung
hat in jedem Fall weitreichende Folgen für
die Verkehrssicherheit, insbesondere auf Autobahnen.
Somit kann diese Thematik an dieser Stelle nicht abschließend
beurteilt werden.
Mit dem in diesem Vorhaben entwickelten Verfahren
war es möglich, im Labor Aussagen zur Standzeit und zu
Veränderungen im Rückhalt der beiden Leitparameter
Zink und Kupfer zu treffen. So konnte an dem als Beispiel
dargestellten Rinnensystem die Herstellerangabe
zur Standzeit bestätigt werden. Im zweiten Versuchsteil
konnte keine Verschlechterung der Ablaufwerte im Verlauf
der drei Regenspenden festgestellt werden, sodass
von einem Puffer bei der Standzeit zum Schwermetallrückhalt
für diese Anlage ausgegangen werden kann.
Außerdem wurden während der Untersuchung bei
diesem Rinnensystem keine Schwermetalle durch Na +
und Ca 2+ remobilisiert. Somit kann durch dieses Vorgehen
eine weitreichendere Aussage zu einer möglichen
Schwermetallremobilisierung getroffen werden, als dies
mit der derzeitigen Salzprüfung der DIBt-Zulassungsgrundsätze
möglich ist.
4.2 Vergleich der Substratschwermetallgehalte im
Labor mit Feldmessungen
Das in der dargestellten Untersuchung verwendete
Substrat hatte vor Versuchsbeginn einen Zinkgehalt von
Mai 2014
636 gwf-Wasser Abwasser