Reduzierung von Fremdwasser bei der Abwasserentsorgung

Hennerkes, Jörg André; Dohmann, Max

doi:HT014934760

Reduzierung von Fremdwasser bei der Abwasserentsorgung = Reducing infiltration and inflow to sewers

Hennerkes, Jörg André (Author)

2006

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Jörg André Hennerkes

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2006

UmfangXII, 184 S. : graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2006

Genehmigende Fakultät
Fak03

Hauptberichter/Gutachter
Dohmann, Max (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2006-07-12

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-17051
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/61535/files/Hennerkes_Joerg.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft und Siedlungsabfallwirtschaft und Institut für Siedlungswasserwirtschaft (314110)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Abwasserableitung (Genormte SW) ; Abwasserbeseitigung (Genormte SW) ; Fremdwasser <Abwassertechnologie> (Genormte SW) ; Grundwasser (Genormte SW) ; Grundwasserabsenkung (Genormte SW) ; Nutzwertanalyse (Genormte SW) ; Abwasserabgabe (Genormte SW) ; Ingenieurwissenschaften (frei) ; Gewässerschutz (frei) ; Reduzierung (frei) ; großtechnische Untersuchungen (frei) ; Dränage (frei) ; Grundwasserinfiltration (frei) ; urban drainage (frei) ; infiltration (frei) ; inflow (frei) ; reduction (frei) ; sewer (frei) ; sewerage (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Steigende Anforderungen an den Gewässerschutz und hohe finanzielle Belastungen der Kommunen haben in den vergangenen Jahren das Interesse an optimierenden und kostenreduzierenden Untersuchungen im Abwassersektor geweckt. Aus dem breiten Themenfeld ist besonders das Fremdwasser ins Rampenlicht politischer und technischer Diskussionen gerückt. Fremdwasser bezeichnet das unerwünscht in Kanalisationen abfließende, nicht behandlungsbedürftige Abwasser. Es besteht überwiegend aus dem über Undichtigkeiten und Dränagen in öffentliche Kanäle bzw. private Abwasserleitungen gelangenden Grundwasser sowie dem in Schmutzwasserkanäle eines Trennsystems eingeleiteten Niederschlagswasser. Es führt zu einer hydraulischen Mehrbelastung der Kanalisationen, einem reduzierten Wirkungsgrad der Kläranlagen und damit bei höheren Abwasserentsorgungskosten zu einer Belastung der Gewässer. Ziel der Arbeit ist es, die nationalen und internationalen Erkenntnisse zum Thema Fremdwasser zusammenzufassen und Lösungen zur Vermeidung oder Reduzierung unter Berücksichtigung von Grundwasseraspekten und einer Dränagewasserableitung zu erarbeiten. Als Abschluss erfolgt eine ganzheitliche Betrachtung der Thematik durch eine Bewertung von Maßnahmen zur Fremdwasserreduzierung und deren Auswirkungen. Hierbei handelt es insbesondere um einen möglichen Anstieg des Grundwassers mit den Folgen einer Vernässung oder Nutzungseinschränkungen. Erst mit einer solchen Entscheidungshilfe können entsprechende Planungen zur Fremdwasserreduzierung aufgestellt werden. Voraussetzung hierfür ist die Kenntnis des Reduzierungspotenzials für Fremdwasser bei einzelnen Maßnahmen. Ansätze zur Quantifizierung des Zuflusses über Fehlanschlüsse existieren bereits. Unbekannt hingegen ist das Fremdwasseraufkommen des über Undichtigkeiten in Abwasserkanäle und -leitungen eindringenden Grundwassers. Im Rahmen dieser Arbeit werden daher zunächst Untersuchungen zur Quantifizierung der Grundwasserinfiltration in undichte Abwasserkanäle und Leitungen vorgenommen. Hierzu wurden in zwei Versuchsanlagen an einem rolligen und einem schwach-bindigen Boden bei unterschiedlichen Grundwasserständen, Schadensbildern und Belastungen die Grundwasserinfiltrationsraten gemessen. Durch Auswertung der Messergebnisse gelingt die Aufstellung einer funktionalen Abhängigkeit der Grundwasserinfiltration für Punkt-, Riss- und Muffenschäden von der Wasserdurchlässigkeit des Bodens, der Schadensfläche und der hydrostatischen Druckhöhe. Mit Hilfe dieses Ansatzes können die Erfolge von fremdwasserreduzierenden Maßnahmen, insbesondere der Kanalsanierung, werden bei Kenntnis von Boden- bzw. Grundwasserverhältnissen prognostiziert werden. Abschließend wird auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse eine ganzheitliche Betrachtung der Thematik durch eine Bewertung von Maßnahmen zur Fremdwasserreduzierung und deren Auswirkungen in Form einer Nutzwertanalyse für verschiedene Szenarien der Fremdwasserentstehung vorgenommen. Die Bewertung erfolgt anhand von technischen, planerischen, ökologischen und ökonomischen, genehmigungsrechtlichen und sozial-politischen Kriterien. Der Einfluss verschiedener Gewichtungen der Bewertungskriterien wird mit Hilfe einer Stabilitätsanalyse untersucht. Als Ergebnis können Rangfolgen und Maßnahmenkombinationen zur Fremdwasserreduzierung für die verschiedenen Szenarien ermittelt werden. Als Ergebnis bleibt festzuhalten, dass mit der Quantifizierung des über Undichtigkeiten eindringenden Fremdwassers und der vorgenommenen Bewertung eine ganzheitliche Betrachtung der Fremdwasserproblematik unter Berücksichtigung der Auswirkungen auf den Wasserhaushalt nunmehr vorliegt. Damit kann der Aufwand von Maßnahmen zur Fremdwasserreduzierung besser kalkuliert und eine höhere Planungssicherheit erreicht werden.

Increasing requirements for water pollution control and high financial loads of municipalities aroused the interest in optimizing and cost-reducing investigations in the sewage sector in the past years. From the broad topic particularly the infiltration and inflow moved in the focus of political and technical discussions. Infiltration and inflow water is described as an undesired part of the wastewater flow in sewer systems. Predominantly it consists of groundwater infiltration over leakages in public and/or private sewers and drain pipes as well as the rainfall induced inflow into sanitary sewers. It leads to an additional hydraulic charge, a reduced efficiency of wastewater treatment plants and thus to a higher pollution of water bodies and an increase of sewage costs. In this thesis solutions to avoid and reduce infiltration and inflow are examined taking into account aspects of groundwater management and discharge. For this the national and international state of knowledge is compiled. Finally an integrated view on the topic by an evaluation of measures such as infiltration/inflow reduction and their effects have been achieved. This specifically relates to the possibility of rising groundwater levels with the particular consequences of water-logging or useage restrictions. A sustained and successful reduction of infiltration and inflow can only be achieved by appropriate planning and a supportive tool such as this theses to achieve effective solutions. The significance of groundwater infiltration through leakages in public and lateral sewers are still unknown. Therefore extensive examinations were performed to quantify infiltration volumes into leaking sewers. For this the groundwater infiltration rates into leaking sewers were measured in two separate laboratory test set-ups with varying kinds of surrounding soil, groundwater levels, damages and loads. By evaluating the results of measurements an empirical dependency between groundwater infiltration for point, tearing and sleeve damages and the water permeability of the soil, the damage surface and the hydrostatic pressure can be found. Due to this the success of infiltration-reducing measures, in particular sewer rehabilitation, can be forecasted assuming knowledge of the soil and/or the hydro geological environment. Finally an integrated approach is made to evaluate the measures for infiltration/inflow reduction and their effects. Therefore different scenarios of infiltration/inflow occurrences were developed. By using an efficiency analysis suitable measures were assessed concerning technical, ecological and economic, legal and socio-political criteria. The influence of different weightings of the evaluation criteria is examined by a stability analysis. As a result orders of rank and measure combinations can be determined for infiltration/inflow reduction in each scenario. Thus the expenditure of measures to reduce infiltration/inflow can be calculated more efficiently and a higher planning security can be achieved.

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