10.02.2023 Ι Im Rahmen des Projekts „Nachrüstung von Regenklärbecken mit Filtereinheiten zur Optimierung des Stoffrückhalts (NaReFil)” entwickeln Forschende der FH Münster ein filterbasiertes Optimierungskonzept für Regenklärbecken im Bestand mit einer ideal aufeinander abgestimmten Kombination aus Sedimentation und technischer Filtration.

Um mehr Schadstoffe aus Regenwasser zurückzuhalten, setzt ein Team der FH Münster aus Bauingenieur:innen und Umwelttechniker:innen um Prof. Dr. Helmut Grüning auf Filter in Sedimentationsanlagen. Die Entwicklung von technischen Filtern ist bereits seit Jahren ein Untersuchungsschwerpunkt der Arbeitsgruppe von Helmut Grüning, Experte für Wasserversorgung und Entwässerungstechnik am Fachbereich Energie – Gebäude – Umwelt der FH Münster. Erfahrungen mit Filtern in Regenklärbecken gebe es bisher nur durch wenige Pilotanlagen, die das Team entwickelt und untersucht hat. Aktuelle Regelwerksentwicklungen führen zu höheren Ansprüchen an den Gewässerschutz, so dass bestehende Becken nicht mehr den Anforderungen entsprechen.

„Betreiber von Regenklärbecken haben jetzt zwei Möglichkeiten: Entweder sie vergößern das Becken, was meistens sehr kostspielig und auch aus Platzgründen nicht immer möglich ist, oder sie bauen nachträglich einen Filter ein. Diese beiden Möglichkeiten stellen wir im Projekt gegenüber“, erklärt Eske Hilbrands, Umwelttechnikerin und Doktorandin bei Grüning.

Simulation im 3D-Modell

Das Projekt umfasst zwei Arbeitspakete. Mithilfe von numerischer und physikalischer Modellierung (hybride Modellierung) untersuchen die Forschenden im ersten Arbeitspaket sowohl die optimale Aufteilung zwischen Sedimentation und Filtration sowie auch deren Anordnung zueinander.

„Dafür setzen wir die CFD-Simulation ein und können zunächst Messergebnisse in jeder Größe und für jede Art von Regenklärbecken aufnehmen und im 3D-Modell darstellen. Darüber lässt sich auch ableiten wie schnell und wieviele Schadstoffe allein durch die Sedimentation zurückgehalten werden“, erklärt Dr. Nina Altensell, Bauingenieurin und ehemalige Nachwuchsprofessorin an der FH Münster.

Testung am realen Modell

In einem zweiten Arbeitspaket wendet die Arbeitsgruppe ihre Erenntnisse auf ein ausgewähltes In-situ-Regenbecken mit Optimierungsbedarf an. Anschließend erfolgt eine Umrüstung des Beckens mit einer Kombination aus Sedimentation und Filtration. Die Leistungsfähigkeit dieses In-situ-Beckens wird sowohl im Ist-Zustand als auch nach Umrüstung des Beckens im laufenden Betrieb messtechnisch über den Zeitraum von jeweils (Ist-Zustand und auch umgerüsteter Zustand) mindestens einem Jahr ermittelt.

Bestimmt wird hierzu der Rückhalt sowohl von AFS und AFS63 als auch von Zink und Kupfer. Die Untersuchungen erfolgen beispielgebend für ein Regenklärbecken in Warendorf. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen Möglichkeiten einer Nachrüstung bestehender Regenwasserbehandlungsanlagen aufzeigen. Da eine Vergrößerung der Beckenvolumina häufig nur eingeschränkt möglich sein wird, um die geforderten Oberflächenbeschickungen zu erreichen, bieten Filtereinheiten eine Alternative bei moderaten Kosten.

Das Projekt läuft bis zum 30. April 2024. Das Ministerium für Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen fördert das Vorhaben und erhält eine Zuwendung des Landes NRW – Ressourceneffiziente Abwasserbeseitigung NRW – ResA II.