Labortechnische und numerische Untersuchungen zur kombinierten Versickerung von behandeltem Abwasser und Niederschlagswasser

Thomas Fichtner1, Falk Händel1, Frieder Hamann1, Peter-Wolfgang Gräber1, Rudolf Liedl1
1 Institut für Grundwasserwirtschaft, TU Dresden, Fakultät Umweltwissenschaften

6.3 in Hydrogeologie in der Praxis

Bei der dezentralen Entsorgung von behandeltem Abwasser, insbesondere in Regionen ohne geeignete Vorflut, kommt der direkten Infiltration in den Untergrund mittels Versickerungselementen eine entscheidende Rolle zu. Gleichzeitig gewinnt die dezentrale Versickerung von Niederschlagswasser zur Stärkung des lokalen Wasserhaushaltes und damit als Anpassungsstrategie an den Klimawandel immer mehr an Bedeutung. Im Hinblick auf eine angestrebte Reduktion von Baukosten und Platzbedarf für die Installation der miteinander vergleichbaren Versickerungssysteme ist es daher notwendig unter Berücksichtigung von Betriebs- und Umweltanforderungen nach technischen Lösungen für eine kombinierte Versickerung von behandeltem Abwasser und Niederschlagswasser zu suchen.

Um die Nachreinigung des behandelten Abwassers im Reaktionsraum der ungesättigten Bodenzone zu garantieren und einen störungsfreien Betrieb der Versickerung im Falle des Einsatzes einer kombinierten Lösung zu gewährleisten, müssen hierbei jedoch einige Kriterien eingehalten werden. Hierzu zählt unter anderem, dass ausreichend Retentionsraum für Bemessungsniederschlags-ereignisse zur Verfügung steht, kein signifikanter hydraulischer Einfluss auf die Infiltration von behandeltem Abwasser vorhanden ist, ausgeprägte Phasen mit gesättigten Bedingungen vermieden werden und eine ausreichende Sauerstoffversorgung für mikrobiologische Abbauprozesse im Zuge der Nachreinigung des behandelten Abwassers sichergestellt wird.

Zur Bewertung der Eignung einer kombinierten Versickerung hinsichtlich der Kriterien erfolgte die Durchführung von labortechnischen Untersuchungen in einem 3D-Versuchstank (2,5 x 1,0 x 1,5 m). Im Zuge durchgeführter Szenarien wurde dabei die kombinierte Versickerung von anfallendem, behandeltem Abwasser eines 4 Personen Haushaltes sowie von Niederschlagswasser eines Blockregenereignisses mit einer 5-jährigen Eintrittswahrscheinlichkeit für ein definiertes versiegeltes Gebiet realisiert. Dabei erfolgte die Versickerung sowohl in zwei nebeneinander angeordneten Rigolen als auch in einer gemeinsamen Rigole. Die Bewertung erfolgte auf Basis gemessener Wassergehalte und bestimmter Qualitätsparameter im extrahierten Bodenporenwasser an verschiedenen Beobachtungspunkten unterhalb der Rigolen.  

Die Laboruntersuchungen wurden durch numerische Simulationen mit dem Programm HYDRUS2D/3D und PCSiWaPro® begleitet. Szenarioanalysen wurden durchgeführt, um das Ausmaß der Interaktion zwischen der gereinigten Abwasser und Niederschlagswasserversickerung in Abhängigkeit von relevanten Feldparametern wie Bodentextur und hydraulischer Leitfähigkeit sowie Betriebsparametern zu vergleichen.

Die Ergebnisse zeigen, dass eine kombinierte Versickerung sowohl mittels zwei nebeneinander angeordneten Rigolen als auch mit einer gemeinsamen Rigole für eine große Bandbreite von Randbedingungen zu keiner signifikanten Beeinträchtigung der Effizienz der Versickerungssysteme führt.