Teilortskanalisationen

Hans-Jörg Temann Teilortskanalisationen Möglichkeiten der Integration eines etablierten Provisoriums in zukunftsfähige Systeme Band 27 der Schriftenreihe des Bauhaus-Instituts für zukunftsweisende Infrastruktursysteme (b.is). 15. Jahrgang 2014. 2014. Format B5. Hardcover. 298 Seiten. Zahlreiche Tabellen und Abbildungen, 24 davon farbig. ISBN 978-3-944101-53-8. Preis 32,80 Euro. RHOMBOS-VERLAG, Berlin 2014 Band 27 herausgegeben von: Bauhaus-Universität Weimar, Professur Siedlungswasserwirtschaft Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Londong Coudraystraße 7, 99421 Weimar http://www.uni-weimar.de/Bauing/siwawi/home/_home.htm Herausgeber der Schriftenreihe: Bauhaus-Institut für zukunftsweisende Infrastruktursysteme (b.is) http://www.uni-weimar.de/de/bauingenieurwesen/institute/bis/ Zu den Herausgebern der Schriftenreihe Das Bauhaus-Institut für zukunftsweisende Infrastruktursysteme (b.is) verfolgt das Ziel, die Kooperation der beteiligten Professuren Siedlungswasserwirtschaft, Biotechnologie in der Ressourcenwirtschaft und Urban Energie Systems zu intensivieren, um Lehr-, Forschungs- und Beratungssaufgaben auszubauen. So sind beispielsweise die Weiterentwicklung von Studiengängen, gemeinsame Doktorandenkolloquien oder gemeinsame Forschungs- und Entwicklungsaufgaben angedacht. Das neu gegründete Bauhaus-Institut für zukunftsweisende Infrastruktursysteme (b.is) will sich deutlich sichtbar im Bereich der Infrastrukturforschung aufstellen. Die Forschung und Lehre in diesem Bereich orientiert sich am medienübergreifenden Modell der nachhaltigen Gestaltung von Stoff- und Energieflüssen, die verbindendes Konzept der Kernprofessuren des Instituts sind. Dem b.is gehören an: Professur Siedlungswasserwirtschaft http://www.uni-weimar.de/de/bauingenieurwesen/professuren/siedlungswasserwirtschaft/ Professur Biotechnologie in der Ressourcenwirtschaft http://www.uni-weimar.de/de/bauingenieurwesen/professuren/biotechnologie-in-der-ressourcenwirtschaft/ Junior-Professur Urban Energy Systems http://www.uni-weimar.de/Bauing/energy/index.html Honorarprofessor Dr.-Ing. U. Arnold http://www.ahpkg.de/index.php?id=93 Zum Buch Bei den im ländlichen Raum Mitteldeutschlands verbreiteten Teilortskanalisationen, oft auch als „Bürgermeisterkanäle“ bezeichnet, handelt es sich im Prinzip um öffentliche Abwassernetze ohne zentrale Kläranlage. Die Behandlung des Schmutzwassers erfolgt dezentral auf den einzelnen Grundstücken - meist unzureichend in alten Ein- oder Mehrkammergruben. Infolge hoher Gewässerbelastungen durch Schadstoffemissionen aus Teilortskanalisationen besteht vielerorts Handlungsbedarf. Andererseits ist die Zahl an Handlungsoptionen mit der Etablierung Neuartiger Sanitärsysteme in den letzten Jahren sprunghaft angestiegen. Diese neue Vielfalt erfordert effizientere Auswahlprozesse, speziell in den frühen Phasen von Planungen. Die vorliegende Dissertation gibt erstmals einen umfassenden und systematischen Überblick über bestehende Teilortskanalisationen und deren Wirkungen. Darüber hinaus werden verschiedene Nutzungs- und Integrationsmöglichkeiten vorgestellt, ein angepasstes Zielsystem entwickelt und vorhandene Planungsmethoden modifiziert. Im Ergebnis der Arbeit steht ein flexibles Verfahren zur Entscheidungsunterstützung, das gerade unter den neuen Anforderungen gewinnbringend einsetzbar ist. Inhaltsverzeichnis 1 Einführung 1 1.1 Problemstellung 1 1.2 Zielsetzung 3 1.3 Einordnung 4 1.4 Vorgehensweise 4 2 Teilortskanalisationen - ein etabliertes System 7 2.1 Begriffsbestimmung 7 2.2 Verbreitung von Teilortskanalisationen 9 2.3 Entstehung von Teilortskanalisationen 12 2.4 Teilortskanalisationen als System 16 2.4.1 Systemgliederung und Systemgrenzen 16 2.4.2 Funktionen 19 2.4.3 Merkmale von Entwässerungsgebieten mit Tok 22 2.4.4 Merkmale von Tok-Netzen 24 2.4.5 Abgrenzung gegenüber Gewässern 29 2.4.6 Eigentumsfragen und wirtschaftliche Bewertung 31 2.5 Elemente bestehender Teilortskanalisationen 32 2.5.1 Haltungen 32 2.5.2 Schächte und sonstige Bauwerke 40 2.5.3 Klärgruben (KGr) und Kleinkläranlagen (KKA) 43 2.5.4 Grundstücksentwässerungsanlagen 47 2.6 Auswirkungen von Tok auf die Gewässer 48 2.6.1 Zusammensetzung des Abwassers in Tok 48 2.6.2 Belastungen der Oberflächengewässer durch Tok 52 2.6.3 Zustand der Gewässer in Tok-Gebieten 55 2.7 Zusammenfassung 56 3 Tok-Systeme im Kontext aktueller Anforderungen 60 3.1 Abwasserentsorgung - Ziele und Anforderungen 60 3.1.1 Ziele und Anforderungen nach heutigen Regelwerken 60 3.1.2 Zielsystem und Wirtschaftlichkeit 62 3.2 Basis für ein angepasstes Zielsystem in Tok-Gebieten 63 3.2.1 Grundlegende Struktur des Zielsystems 63 3.2.2 Entsorgungsziele - Zentrale Funktionen 67 3.2.3 Umweltziele - Gewässerschutz 71 3.2.4 Wirtschaftliche Ziele - Kosten und Risiken 75 3.2.5 Sonstige Ziele - Sonstiges 84 3.2.6 Nicht explizit berücksichtigte Aspekte 85 3.2.7 Fazit und weiteres Vorgehen 87 3.3 Potenziale und Defizite vorhandener Tok-Systeme 88 3.3.1 Zentrale Funktionen 88 3.3.2 Gewässerschutz 90 3.3.3 Kosten und Risiken 92 3.3.4 Sonstiges 94 3.4 Zusammenfassung 95 4 Zukünftige Nutzungen und Integration von Tok 97 4.1 Neuartige Sanitärsysteme 97 4.2 Grad der Nutzung der Tok-Elemente 100 4.2.1 Haltungen und Schächte 100 4.2.2 KGr und KKA 102 4.3 Nutzungsmöglichkeiten für die Tok- Elemente 103 4.3.1 Einzelnutzungen von Haltungen und Schächten 103 4.3.2 Möglichkeiten der Kombination von Einzelnutzungen 111 4.3.3 Nutzungsmöglichkeiten für KGr und KKA 112 4.4 Integration vorhandener Tok in neue Systeme 114 4.4.1 Stoffstromorientierte Systemgruppen im Tok-Kontext 115 4.4.2 Integrierte Darstellung der Systeme u. Nutzungsmöglichkeiten 116 4.5 Zusammenfassung 128 5 Entscheidungsunterstützung bei der Planung 129 5.1 Entwässerungsplanung und Entscheidungsprobleme 129 5.2 Entscheidungsunterstützung in Tok-Gebieten 134 5.2.1 Zielstellung, Einordnung und Anforderungen 134 5.2.2 Eignung verschiedener Bewertungsmethoden 136 5.2.3 Nutzwertanalyse (NWA) 137 5.2.4 Angepasster Planungsalgorithmus in Tok-Gebieten 140 5.3 Veranlassung und vorgelagerte Schritte 141 5.4 Konkretisierung der Ziele 145 5.4.1 Anpassung und Gewichtung der Zielkriterien 145 5.4.2 Definition von Bewertungs- und Transformationsregeln 147 5.4.3 Zielerträge - Bewertungstools für Zentrale Funktionen 148 5.4.4 Zielerträge - Bewertungstools für Gewässerschutz 150 5.4.5 Zielerträge - Bewertungstools für Kosten und Risiken 156 5.4.6 Zielerträge - Bewertungstools für Sonstiges 160 5.4.7 Mindestanforderungen 161 5.4.8 Zielerfüllungsgrade - Tools zur Transformation der Zielerträge 162 5.5 Identifizierung und Auswahl von Maßnahmen 163 5.5.1 Vertiefte Bewertung des Ist-Zustandes 163 5.5.2 Aufbau eines Maßnahmenkataloges 164 5.5.3 Identifizierung wirksamer Einzelmaßnahmen 167 5.5.4 Bewertung und Auswahl der Einzelmaßnahmen 169 5.5.5 Komplettierung von Einzelmaßnahmen zu Maßnahmenpaketen. 171 5.6 Entwicklung und Vorauswahl von Alternativen 171 5.6.1 Konkretisierung und Differenzierung der Maßnahmenpakete 171 5.6.2 Entscheidung zum weiteren Ablauf 172 5.6.3 Entwicklung vollständiger Alternativen und Kostenermittlung 174 5.6.4 Bewertung u. Vorauswahl näher zu untersuchender Alternativen. 175 5.7 Auswahl der Vorzugsvariante und nachgelagerte Schritte 176 5.8 Zusammenfassung 179 6 Fiktives Fallbeispiel Gründorf 181 6.1 Basisdaten zur fiktiven Ortschaft Gründorf 181 6.2 Veranlassung und Akteure 182 6.3 Vorgelagerte Schritte 183 6.4 Anpassung und Gewichtung der Zielkriterien 185 6.5 Identifizierung und Auswahl von Maßnahmen 186 6.5.1 Vertiefte Bewertung des Ist-Zustandes 186 6.5.2 Auswahl wirksamer Einzelmaßnahmen 189 6.5.3 Komplettierung der Einzelmaßnahmen zu Maßnahmenpaketen. 193 6.6 Entwicklung und Vorauswahl von Alternativen 194 6.6.1 Konkretisierung und Differenzierung der Maßnahmenpakete 194 6.6.2 Weiterentwicklung der Maßnahmenpakete zu Alternativen 195 6.6.3 Bewertung der Alternativen 199 6.6.4 Interpretation der Ergebnisse und Vorauswahl 206 7 Diskussion, Fazit und Ausblick 208 7.1 Diskussion der Methoden zur Informationsgewinnung 208 7.2 Diskussion der Ergebnisse 209 7.2.1 Ausgangszustand, Anforderungen und Handlungsoptionen 209 7.2.2 Entscheidungsunterstützungssystem (EUS) 210 7.3 Fazit211 7.4 Ausblick 212 8 Zusammenfassung 215 9 Literaturverzeichnis 219 10 Anhänge 235