Apuss - Zustandsbewertung von Kanalnetzen
Entwicklung neuer Methoden zur Quantifizierung von Infiltration und Exfiltration im Bereich von undichten Kanalisationen
Projektbeschreibung: Im Januar 2001 startete
das europäische Forschungsprojekt APUSS („Assessment of the Performance
of Urban Sewer Systems“), in dem 10 Partner aus Forschung und Wirtschaft
sich zusammengeschlossen haben. In Zusammenarbeit mit Kommunen und Betreibern
von Entwässerungsnetzen sollen Grundlagen zur Bewertung der Funktionsweise
städticher Kanalisationen erarbeitet werden.
Beteiligung der Eawag am APUSS-Projekt:
Die Forschungsarbeit an der Eawag hat die Entwicklung neuer Methoden
zum Ziel, mit denen Ex- bzw. Infiltration möglichst exakt quantifiziert
werden sollen. Die Verwendung von künstlichen und natürlichen
Tracersubstanzen soll dabei die Unterscheidung von Abwasser und
zusickerndem Grundwasser ermöglichen. Gleichermassen sollen allfällige
Verluste aus dem Entwässerungssystem mit Tracern quantitativ erfasst
werden.
Infiltration:
Die heute gebräuchlichen Methoden zur Bestimmung des Fremdwasseranteiles
(z.B. über die Bilanzierung von Trinkwasserverbrauch und Abwasseranfall
oder die Bestimmung des Nachtminimums des Trockenwetter-Zuflusses) sind
in der Regel noch mit grossen Unsicherheiten behaftet. Ein Bedarf an neuen,
praktikableren Werkzeugen zur Fremdwasserbestimmung ist nicht von der Hand
zu weisen.
Unter diesem Gesichtspunkt evaluieren wir derzeit die Nutzung spezifischer
physikochemischer Eigenschaften des lokalen Trink-, Grund- und Abwassers
als "natürliche“
Mischungs- oder Verdünnungstracer. Der Einsatz künstlicher
Tracersubstanzen zur grossräumigen Bestimmung der Infiltration
schliesst sich hingegen aus Gründen der praktischen Durchführbarkeit
und des Umweltschutzes weitestgehend aus, da dies die homogen
Markierung ganzer Grundwasserleiter implizieren würde. Um mit gut
definierter Randbedingungen starten zu können, beschränken wir uns
zunächst auf die Untersuchung des grundwasserbürtigen
Fremdwasseranteiles unter Trockenwetterbedingungen. Verschiedene, sich
derzeit in der Erprobung befindende Ansätze, sollen hierzu
beispielsweise die Isotopenzusammensetzung des Wassers,
charakteristische Nebenprodukte der Trinkwasser-aufbereitung und/ oder
die Analyse des zeitlichdynamischen Verhaltens
verschmutzungsindizierender Parameter im Abwasser verwenden.
Exfiltration:
Vom heutigen Erkenntnisstand
ist davon auszugehen, dass ein grosser Prozentsatz der städtischen
Kanalisationen in Europa in einem schlechten strukturellen Zustand ist.
Aus schadhaften Stellen austretendes Abwasser kann dabei sowohl eine direkte
als auch indirekte Trinkwassergefährdung darstellen, weshalb die Exfiltration
aus undichten Kanalnetzen als ernstzunehmende Gefährdung für Mensch
und Umwelt eingestuft wird.
Angaben über durchschnittliche Abwasserverluste schwanken im Bereich
von 0-10% des anfallenden Abwassers, scheinen aber mit sehr grossen
Unsicherheiten behaftet. Bislang haben selbst vielversprechende
Forschungsprojekte keine wissenschaftlich fundierte Basis zur
Charakterisierung dieses Problems liefern können.
Die Grundidee ist,
dass das Abwasser mit einem oder mehreren "künstlichen"
Tracern markiert wird und die Substanz über die Messtecke bilanziert
wird. Unter Berücksichtigung von Adsorption und biologischem oder
chemischem Abbau sollten allfällige Verluste von Tracermasse direkte
Rückschlüsse auf die verlorengegangene Wassermenge erlauben.
Oben: Isotopen-basierte Charakterisierung des Abwasser-Tagesgangs und Auftrennung in die elementaren Bestandteile “Schmutzwasser” und “Infiltration”
Unten:
Exemplarischer Datensatz der QUEST Methode, mit der man Abwasserverluste durch
die Zugabe von künstlichen Markierungsstoffen quantifizieren kann
APUSS Projekt-Homepage