Dipl.-Ing. (FH) Katharina Graweloh
Diplomprüfung: 11/2008
Diplomprüfung: 11/2008
Als Fremdwasser wird unerwünscht und unkontrolliert in die Kanalisation zufließendes Wasser bezeichnet. Das in die Kanalisation eindringende Fremdwasser behindert auf vielfältige Weise die Abwasserbehandlung und ableitung und wirkt damit der Effektivität und Wirksamkeit der weitgehend optimierten Abwasserbehandlungsanlagen entgegen. Dadurch ergeben sich zum Teil erhebliche Zusatzkosten im Kläranlagenbetrieb und Ziele des Gewässerschutzes können nicht erreicht werden.
Im vorliegenden Fall war die Stadt Rheine daran interessiert, die Art und Menge des Fremdwassers für ihr Entwässerungssystem zu bestimmen. Für diesen Zweck wurde im Rahmen dieser Diplomarbeit ein Fremdwassersanierungskonzept für das Rheiner Entwässerungssystem erstellt. Ein solches Konzept enthält die Ermittlung der Fremdwasseranteile im Netz, des Fremdwasserursprungs, analysiert den baulichen Zustand und zeigt Sanierungsvorschläge auf. Es stützt sich auf die Auswertung einer großen Datenmenge und berücksichtigt unter anderem Pumpwerksabflüsse, Grundwasserdaten und Trinkwasserdaten. Ausgangsbasis des Konzeptes sind Durchflussmessungen an verschiedenen Stellen des Entwässerungssystems. Sie sind so gewählt, dass alle Abwasserströme bilanziert werden können. Die Abbildung zeigt die Aufteilung des Rheiner Entwässerungssystems in 6 Einzugsgebiete, deren Abflüsse durch die installierten Messstellen erfasst werden.
Anhand der Durchflussmessungen können über die Nachtminima und dem Trinkwasserverbrauch die Fremdwasseranteile für die Messgebiete bestimmt werden. Die Durchflussmessungen werden für die einzelnen Messstellen als Tageswerte zusammengestellt und diese nach Trockenwettertagen selektiert:
Die blau hervorgehobene Ganglinie wird aus den (gelben) Einzelganglinien erzeugt und spiegelt den mittleren Trockenwettergang wider. Das Minium der mittleren Trockenwetterganglinie welches in den Morgenstunden auftritt, wird in erster Näherung mit dem Fremdwasserabfluss gleichgesetzt. Diese Gleichsetzung beruht auf der Annahme, dass zu dieser Zeit geringe bis keine Schmutzwasserabflüsse aus den angeschlossenen Haushalten und Kleingewerbebetrieben anfallen. Im Vergleich wird anhand des Trinkwasserverbrauchs der Fremdwasseranfall bestimmt. Der Trinkwasserverbrauch entspricht in der Größenordung dem Schmutzwasserabfluss, der vom mittleren Trockenwetterabfluss subtrahiert wird, um auf den Fremdwasserabfluss zu schließen.
Aufbauend auf die Fremdwasserbestimmung wird mit dem "Kontinuierlichen Simulationsmodell" KOSIM das Entlastungsverhalten des Entwässerungssystems untersucht. Kläranlagen werden in der Regel so bemessen, dass der doppelte Schmutzwasseranfall plus eines Anteils an Fremdwasser gereinigt werden kann.Durch einen erhöhten Fremdwasseranfall springen Entlastungsbauwerke eher und häufiger an als geplant, sodass öfter verschmutztes Wasser in die Gewässer gelangt. Um dies zu vermeiden, sind Bestimmungen zu beachten, deren Einhaltung mit dem Programm KOSIM überprüft wird.
Zur Gesamtbetrachtung gehört die Analyse des baulichen Zustandes. Es wurde geklärt, welche Gebiete konzentriert im Grundwasser befindliche Haltungen besitzen, die ein Schadensbild aufweisen. Dies geschieht mit dem Hintergrund, dass eindringendes Grundwasser in die Haltungen als primärer Fremdwasserursprung bestimmt wurde. Es kann abgeleitet werden, dass die ermittelten Gebiete einen großen Anteil am gesamten Fremdwasseraufkommen haben, da sie die Infiltration von Grundwasser in die Haltungen begünstigen.
Daraufhin wurde untersucht, inwieweit eine Sanierung der gewählten Gebiete das Entlastungsverhalten beeinflusst und ob Einsparungen im Kläranlagenbetrieb erzielt werden können. Den möglichen Einsparpotentialen werden die aufzubringenden Sanierungskosten gegenübergestellt.
Durch die ermittelten Ergebnisse kann die Fremdwassersituation des Rheiner Entwässerungssystems beurteilt werden, und befähigt die Stadt Rheine, darauf zu reagieren.