TGA Sanitätechnik

TGA Ausgabe 12-2016
Niederschläge als Rohstoff

Regenwassernutzung im Betonwerk

1 Mall-Betonwerk in Nottuln im Kreis Coesfeld.

1  Mall-Betonwerk in Nottuln im Kreis Coesfeld.

Mit „Panta rei“ wurde der griechische Philosoph Heraklit bei uns bekannt. Das Motto „alles fließt“ passt zu Regenwasser und zu Beton – solange dieser noch flüssig ist. Im Werk Nottuln, Kreis Coesfeld, gießt Mall den Beton in unterschiedliche Formen und fertigt Regenspeicher für den unterirdischen Einbau. Regenwasser vom Dach der Produktionshalle ist einer der Rohstoffe für diese Fertigteil-Zisternen. Der Industriebetrieb spart Gebühren und damit Betriebskosten – und hat eine vorzeigbare Referenz im eigenen Haus.

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Mall nutzt in seinem Betonwerk Nottuln Regenwasser zur Produktion von Regenwasserspeichern aus Beton.

Bereits mit einem Teil der Dachflächen und einer 200-m3-Zisterne kann nahezu der gesamte Wasserbedarf für die Mischanlagen gedeckt werden.

Für die genutzte Regenwassermenge entfallen die Gebühren für Trink- und Abwasser. Weitere Einsparungen gibt es bei der Regenwassergebühr.

Genau genommen profitiert Mall durch die Regenwassernutzung in seinem Werk Nottuln durch eine dreifache Gebühreneinsparung: Statt Trinkwasser kann das kostenlos anfallende Regenwasser von den Dachflächen genutzt werden. Solange der in der unterirdischen Zisterne zwischengelagerte Niederschlag ausreicht, wird der Gebührenanteil für das sonst erforderliche Trinkwasser gespart.

Wird das Regenwasser zum Bestandteil eines Produkts, fällt auch keine Schmutzwassergebühr wie bei der WC-Spülung an. Der dritte Spareffekt entsteht durch einen Abschlag bei der Niederschlagsgebühr. In der Satzung der Gemeinde Nottuln gilt für Regenzisternen mit Anschluss an die örtliche Kanalisation, dass zunächst pro Kubikmeter Fassungsvermögen 25 m3 Sammelfläche abgezogen und dann der verbleibende Flächenanteil mit 80 % (entsprechend Abflussbeiwert C nach DIN 1986-100 von 0,8) gewertet wird.

Regenwasser für die Produktion

Natürlich muss zum Heben der Einsparpotenziale zunächst investiert werden. Mall konnte hier den Regenspeicher und die Pumpentechnik aus eigener Produktion einsetzen, sodass nur der Selbstkostenpreis zu verbuchen war. Und Wasserbedarf gibt es im Betonwerk genug, nicht nur zur Reinigung. Schließlich besteht bereits der hochwertige Fertigteilbeton bei Mall zu 14,5 Vol.-% aus Wasser.

Mit dem Neubau einer weiteren Produktionshalle bot sich die Gelegenheit, den Dachablauf zu sammeln und zu verwenden. Das neue Pultdach liegt parallel zu einem der vorhandenen Dächer und ist mit diesem traufseitig verbunden. So konnte auch die Hälfte des alten Dachs an die Zisterne angeschlossen werden.

Peter Menke vom Ingenieurbüro Keese & Hahne: „Durch Unterdruckentwässerung wird nun der Niederschlag von insgesamt 2730 m2 Sammelfläche unter der neuen Hallendecke zur Sammelleitung geführt und über den unterirdischen Filterschacht in die Zisterne geleitet.“ Bei einem durchschnittlichen Niederschlag in Nottuln von 845 mm/a kommt so über das Jahr ein Ertrag von 1845 m3 zusammen.

Berücksichtigt ist dabei ein Verlust durch Verwehen (Wind), Verspritzen an der Dachkante und Benetzen der Sammelflächen von insgesamt 20 %, rechnerisch enthalten im sogenannten Ertragsbeiwert nach DIN 1989-1 von 0,8. Bei voller Zisterne und weiter zufließendem Regenwasser reduziert sich durch Überlauf der nutzbare Ertrag in diesem Fall noch weiter um rund 10 %. Damit bleibt für die Produktion eine Wassermenge von 1660 m3/a – bei 1,36 Euro/m3 (ohne MwSt.) für Trinkwasser und 1,81 Euro für Schmutzwasser resultiert daraus ein Spareffekt von 5262 Euro/a.

Niederschlagswassergebühr reduziert

In Nottuln muss seit 2011 für an den Kanal angeschlossene Flächen eine Gebühr von 0,49 Euro/(m2  a) bezahlt werden. Da die Zisterne 200 m3 fasst, konnten gemäß Entwässerungssatzung 200 × 25 m2 = 5000 m2 von der tatsächlichen Sammelfläche 2730 m2 abgezogen werden. Das Ergebnis ist negativ, die Gebühr entfällt demnach komplett für diesen Dachabschnitt. Ohne Regenspeicher, aber mit Kanalanschluss, hätte sie 1338 Euro/a betragen und wird nun Jahr für Jahr eingespart.

Für die konventionell über den Kanal entwässerten Dach- und Geländeflächen bleibt alles beim Alten. Diesen Anteil berechnet die Kommune der Firma wie jedem anderen in der Gemeinde auch. Ob und wann eventuell das bisher nicht genutzte anfallende Niederschlagswasser ebenfalls gesammelt und verwendet wird, ist bei Mall noch nicht entschieden. Das Werk in Nottuln war erst 2009 gekauft worden und wird seither Zug um Zug umgebaut, modernisiert und vergrößert.

Die Erweiterung im Jahr 2011/12 bot erstmalig die Gelegenheit, das Dachwasser zu verwenden. Wie überall hätte man damit die Toiletten spülen können. Dann wäre das genutzte Regenwasser als Abwasser in den örtlichen Schmutzwasserkanal abgegeben worden. Gebührentechnisch bedeutet das, dass nur der Trinkwasseranteil der Wassergebühr gespart werden kann und nicht, wie nun bei Mall, auch der Schmutzwasseranteil.

Option für die weitere Nutzung

Das Wasser der Oberflächen neben den Produktionshallen wird mit Freispiegel-Leitungen konventionell in den örtlichen Kanal abgeleitet. Mit Sedimentationsanlagen, die auch zum Sortiment von Mall gehören, könnte zusätzlich das Oberflächenwasser genutzt werden. Allerdings wäre der Wartungsaufwand hoch bei den Staubablagerungen auf den nicht befestigten Außenlagerflächen, deshalb allenfalls langfristig vorgesehen.

Mittelfristig werden wohl eher die restlichen Dachflächen von zusammen 3530 m2 an einen weiteren Regenspeicher angeschlossen. Doch bis es soweit ist, wird vorrangig verwendet, was vorhanden ist, selbst wenn der Speicher gelegentlich trockenfällt. Die Jahresproduktion mit 8300 m3 Fertigteilbeton benötigt in den Mischanlagen 1200 m3 Wasser. Der durchschnittliche Regenertrag von 1660 m3 deckt diesen Bedarf vollständig ab.

Für den Fall, dass Regenwasser fehlt, ist jedoch vorgesorgt. Eine automatische Trinkwassernachspeisung liefert der Pumpe, welche die Verbrauchsstellen versorgt, über einen freien Auslauf Nachschub. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis laut Wasserstandsensor wieder Regenwasser zur Verfügung steht.

Die Technik dahinter

Im Gelände zwischen dem 200 m3 fassenden unterirdischen Regenspeicher und der neuen Produktionshalle sitzt ein Pumpschacht mit Unterwassermotorpumpe. Diese entnimmt dem Regenspeicher periodisch das für die Betonproduktion erforderliche Wasser. Zwei Mischanlagen im Gebäude werden durch die Betriebswasserleitung automatisch versorgt. Thomas Rendler, technischer Mitarbeiter bei Mall, beschreibt das von ihm konzipierte Wasserrecycling so: „Ein Membran-Druckbehälter mit 1000 l Fassungsvermögen sorgt für einen gleichmäßigen Leitungsdruck. Die Ventile in den Mischanlagen öffnen und schließen prozessgesteuert automatisch. Ebenso reagiert die Unterwassermotorpumpe im Pumpschacht, wenn die Wassermenge im Druckbehälter nicht mehr ausreicht, und fördert entsprechend nach.“

Wenn der fertiggemischte Flüssigbeton mit der Betonkübelbahn in die Gussformen transportiert wurde, müssen das Mischwerk und die Kübelbahn mit dem Betriebswasser aus der Zisterne gereinigt werden. Das abfließende Wasser enthält Betonschlämme, die per Ringleitung der Mischanlage wieder zugeführt werden. Ein Tauchmotorrührwerk sorgt auf halber Strecke dafür, dass sich Feststoffe nicht absetzen.

Je nach Menge und Konsistenz des im Vorlagebehälter gesammelten Waschwassers kann nach Bedarf Betriebswasser aus der Zisterne zugemischt werden. Die verschiedenen Pumpen, Wasserstandssonden und das Tauchmotorrührwerk stehen über einen zentralen Steuerschrank miteinander in Verbindung. Dies ist die eigentliche Zentrale des gesamten Betriebswassersystems, die einschließlich Trinkwassernachspeisung das Wasserrecycling in der Produktionshalle verwaltet.

Die Qualität von Regenwasser

Die laut DIN 1989-1 vorgesehene Verwendung von Niederschlägen, zu der auch die hier praktizierte Nutzung zur Herstellung von Beton zählt, bedarf weder einer besonderen Aufbereitung noch Desinfektion des gesammelten Regenwassers. Dies ist aus ökonomischen und ökologischen Gründen auch nicht wünschenswert.

Natürliche Prozesse und ein geringes Nährstoffangebot im unterirdischen Regenspeicher führen dazu, dass eingespülte (natürliche, organische) Bestandteile wie Bakterien von den Sammelflächen des Hallendaches nur kurzzeitig in der Zisterne vorhanden sind. Untersuchungen des Landesamtes für allgemeine Hygiene in Bremen über mehr als zwölf Jahre haben gezeigt, dass die festgestellten Konzentrationen in Regenspeichern unterschiedlicher Bauart im Durchschnitt deutlich unter den zulässigen Werten für Badegewässer liegen [1].

Dennoch erhält jede nach DIN 1989 gebaute Regenwassernutzungsanlage einen Filter im Zulauf zur Zisterne. Großanlagen, wie die Betriebserweiterung in Nottuln, werden üblicherweise mit einem Filterschacht vor dem Regenspeicher ausgestattet. Mall konnte sich hierfür wie beim Zisternenbau aus dem eigenen Sortiment bedienen. Im Filterschacht trennt eine zylindrische Edelstahlspaltsiebstruktur mit einer Maschenweite von 0,6 mm den Zulauf vom Ablauf Richtung Speicher. Schwebstoffe, die diesen Filter nicht passieren können, sinken als Feinteile zu Boden oder schwimmen auf an die Wasseroberfläche, beispielsweise Blütenpollen. Der Filterschacht kann im Zuge von Wartungsmaßnahmen ohne großen Aufwand vom Filtergut befreit werden.

Um die Planung zu erleichtern, tragen die Filterschächte von Mall als Produktbezeichnung die hydraulische Leistungsfähigkeit im sauberen Zustand in l/s. In diesem Fall wurde ein Filterschacht mit der Typenbezeichnung FS 85 verwendet. Das bedeutet, dass der Filter den Abfluss von 85 l/s rückstaufrei verkraftet. Bei dem zugrunde gelegten Bemessungsregen von 300 l/(s ha) kann unter Berücksichtigung des oben beschriebenen Abflussbeiwertes eine Dachfläche bis zu 3000 m2 fachgerecht angeschlossen werden [2]. Sollte der Regenwasservorrat im unterirdischen Speicher ganz aufgefüllt sein und dennoch weiterhin Niederschlagswasser anfallen, wird der Überlauf aus Speicher und Filter in den öffentlichen Kanal abgeleitet.

Fertigteile schnell montiert

Der Filterschacht und die Regenspeicher aus Betonfertigteilen werden auf einem 15 cm hohen Sandbett versetzt. Die Wanddurchführungen der Zu- und Ablaufleitungen sind mit hochwertigen Dichtungen so in den Behältern eingegossen, dass bei der Montage die Verbindungsrohre nur gesteckt werden müssen. Mit Schachtabdeckungen der Klasse D sind diese Behälter auch für außerordentlich schwere Fahrzeuge befahrbar. So kann der Standort flexibel gewählt werden, sowohl unter Grünflächen als auch unter Stellflächen und Zufahrten.

Wenn Marktführer wie Mall, die erfahrungsgemäß ihrer Zeit voraus sind, auf Regenwasser als Ressource setzen, ist dies ein deutliches Zeichen. Heute schon mit Betriebswasser Erfahrung zu sammeln heißt, optimal mit den Möglichkeiten der Verwendung umgehen zu lernen und damit wieder einen Schritt voraus zu sein, wenn es in einigen Jahren wirklich darauf ankommt, das Lebensmittel Trinkwasser nur noch dort zu verwenden, wo die höchste Qualitätsstufe von Wasser auch tatsächlich gebraucht wird.

Nach Angabe von Betriebsleiter Michael Scheipers im Oktober 2016 läuft die Anlage seit Inbetriebnahme vor mehr als vier Jahren ohne Störung, benötigt selten eine Trinkwassernachspeisung und hat sich finanziell gelohnt.

Literatur

[1] Holländer, R.: Besteht eine Infektionsgefahr bei der Nutzung von Regenwasser? In: Ratgeber Regenwasser für Kommunen und Planungsbüros. Rückhalten, Nutzen, Versickern und Behandeln von Regenwasser im Siedlungsgebiet. Donaueschingen: Mall (Hrsg.), 6. Auflage, 2016

[2] Regenwasserbewirtschaftung und Niederschlagswasserbehandlung, Planerhandbuch. Donaueschingen: Mall (Hrsg.), 2016

Inhaltsübersicht

  1. Teil: Regenwassernutzung im Betonwerk
  2. Teil: „Industrielle“ Regenwasser-Verwendung
  3. Teil: Klaus W. König
  • 2  Die Niederschläge vom Dach der neuen Produktionshalle werden als Rohstoff für die Herstellung von Betonfertigteilen verwendet.

  • 3  Gussformen für Regenwasserspeicher.

  • 4  Abdeckung des unterirdischen 200-m 3 -Regenwasserspeichers.

  • 5  Regenwasser-Druckleitungen zu den Verbrauchsstellen.

  • 6  Lageplan der Regenwassernutzung im Mall-Betonwerk in Nottuln.

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