In einem Industriebetrieb war es nach Wartungsarbeiten zu einem Bruch einer aus PVC bestehenden Wasserleitung gekommen. Diese Wasserleitung war mit PN10 spezifiziert, war also ausgelegt für einen Druck von 10 bar. Da der Betriebsdruck nur bei 3 bar lag, vermutete man eine fortgeschrittene Alterung der Rohrleitung, so dass diese dem Betriebsdruck nicht mehr Stand gehalten haben soll.
Das war für die Gutachter des Sachverständigenbüros Dr. Hövelmann & Rinsche nicht glaubhaft
Nachdem die Situation vor Ort aufgeschlüsselt worden war, war die angebliche Schadensursache für die Gutachter des Sachverständigenbüros Dr. Hövelmann & Rinsche nicht recht glaubhaft und zu schnell geschossen. Aus diesem Grund wurde ein Stück aus der Rohrleitung entnommen und näher untersucht. Aus dem Rohrstück wurden Prüfkörper angefertigt. Und diese Prüfkörper wurden jeweils einem Zugversuch ausgesetzt.
Der Zugversuch: eine Prüfmethode aus der Werkstoffkunde
Bei einem Zugversuch – eine aus der Werkstoffkunde bekannte Prüfmethode – werden die zu untersuchenden Prüfkörper in eine Zugprüfmaschine eingespannt. Hiernach zieht die Maschine die jeweilige Probe gleichmäßig auseinander. Dabei werden Kraft und Längenänderung kontinuierlich gemessen. Der Versuch endet mit dem Bruch der Probe. Als Kenngröße erhält man u.a. die Zugfestigkeit, die die maximale Spannung vor dem Bruch darstellt.
Das Ergebnis des Zugversuchs überraschte nicht
Die bei den im vorliegenden Fall durchgeführten Zugversuchen gewonnenen Zugfestigkeiten wurden auf Drücke umgerechnet mit dem Ergebnis, dass es eines Druckes von 55 bar bedurfte, um die Rohrleitung brechen zu lassen. Damit war die Rohrleitung mitnichten zu alt. Sie war vollkommen in Ordnung.
Was die Rohrleitung am Ende hat brechen lassen, muss ein Druckstoß gewesen sein. Am Ende konnte dann auch ermittelt werden, dass nach den Wartungsarbeiten versäumt wurde, eine Absperrklappe wieder zu öffnen. So pumpte eine Pumpe in eine geschlossene Rohrleitung und erzeugte so den Druckstoß. Mehr zur Entstehung und den Folgen von Druckstößen siehe hier: Schäden an Anlagen durch Druckstöße.
Der Fall hat den Gutachtern des Sachverständigenbüros Dr. Hövelmann & Rinsche wieder einmal gezeigt, dass man sich nicht mit halben Wahrheiten und einfach daher gesagten Behauptungen bei der Ermittlung von Schadensursachen zufrieden geben darf. Man muss schon etwas mehr ins Detail gehen um die Wahrheit ans Licht zu bringen.
Das Sachverständigenbüro Dr. Hövelmann & Rinsche hat regelmäßig mit Schäden an Pumpen zu tun, die durch Kavitation verursacht worden sind.
Wie entsteht Kavitation?
Kavitation entsteht in einer Pumpe, wenn der Druck örtlich niedriger ist als der Dampfdruck des Fördermediums. Dann bilden sich an diesen Stellen kleine Dampfblasen, weil das Fördermedium wegen des niedrigen Drucks verdampft.
Sobald die gebildeten Dampfblasen aber in Zonen höherer Drücke gelangen (nämlich durch die Strömung), kondensiert der Dampf schlagartig. Dann kollabieren die Dampfblasen bzw. implodieren sie. Dabei treten extreme Druckspitzen auf, die dann an den betreffenden Orten zu Materialabträgen führen.
Das in der Abbildung zu sehende Schadensbild an einem Pumpen-Laufrad ist für Kavitation typisch. Zu erkennen ist das an den punktförmigen Grübchen bzw. kraterförmigen Materialabträgen. Weiterhin sind bereits großflächige Bereiche durch extremen Materialschwund geschädigt worden.
Der NPSH hilft Kavitation zu vermeiden
Um Schäden an Pumpen durch Kavitation zu vermeiden, geben die Pumpen-Hersteller den so genannten „NPSH“ (Net Positive Suction Head) an. Hiermit ist ein bestimmter Mindestdruck an der Saugseite einer Pumpe gemeint, der nicht unterschritten werden darf. Die Überschreitung des NPSH sorgt dafür, dass innerhalb der Pumpe keine Drücke entstehen, die den Dampfdruck des Fördermediums erreichen.
Es sind zwei NPSH-Werte miteinander zu vergleichen
Um das Auftreten, das Ausmaß oder die Auswirkungen von Kavitation in einer Pumpe zu beurteilen, sind dabei zwei NPSH-Werte zu vergleichen. Dies sind der für die Pumpe erforderliche NPSHR-Wert (NPSHR mit „R“ für required) und der von der Anlage vorhandene NPSHA-Wert (NPSHA mit „A“ für available).
Für die Auswahl von Pumpen bieten deren Hersteller eine Reihe von Kennlinien und Kennfeldern an, zum Beispiel zu den Wirkungsgraden oder zu den Verhältnissen Förderhöhen / Fördermengen. Eine für die Pumpenauswahl bezeichnende Kennlinie ist dabei auch diejenige für den NPSHR, die in Abhängigkeit der Fördermenge dargestellt wird.
In der nebenstehenden Abbildung ist ein Beispiel dargestellt für die Kennfelder einer Pumpe, die von den Pumpenherstellern zur Verfügung gestellt werden.
Das mittlere Kennfeld beinhaltet die Kennlinien für den NPSH-Wert, wobei hier der so genannte „NPSH3“ dargestellt ist, was ein Kavitationskriterium beinhaltet (kavitationsbedingter Förderhöhenabfall um 3 %).
So kann man, wenn man den die Anlage kennzeichnenden NPSHA kennt, eine geeignete Pumpe für den jeweils vorliegenden Anwendungsfall auswählen, um Kavitation zu vermeiden.
Zu beachten ist, dass der NPSHR-Wert nicht nur für eine bestimmte Drehzahl oder einen bestimmten Pumpentyp bzw. für eine bestimmte Pumpenbauart gilt. Er gilt speziell auch immer nur für den Typ des Laufrads, das in der Pumpe eingebaut ist. Ändert man das Laufrad, ergeben sich vollkommen neue Bedingungen. Das betrifft insbesondere die Charakteristik in Bezug auf den NPSHR-Wert.
Wie war dieser Schaden entstanden?
Nun, die Pumpe war zunächst mit einem Mehrkanalrad ausgestattet worden. Dieses besitzt vorzugsweise einen relativ großen Wirkungsgrad. Es eignet sich aber nur für Fördermedien, die keine zopfbildenden Faserstoffe enthalten. Allerdings war Schmutzwasser zu fördern, das eben solche Stoffe enthält. Die Folge waren andauernde Pumpenausfälle durch Verzopfung. Daher wurde die Pumpe mit einem Freistromrad ausgerüstet, das weniger anfällig ist für Verzopfungen. Hierdurch kamen aber sämtliche Druckverhältnisse innerhalb der Pumpe durcheinander. Der NPSH passte nicht mehr zur Anlage, es kam zu Kavitation.
Besonders gefährdet: Kolbenpumpen
Ein weiterer begutachteter Schaden betraf als Dickstoffpumpen eingesetzte Kolbenpumpen. Kavitation entsteht hier im Speziellen, wenn es während des Ansaughubs zu einem Druckabfall kommt. Dieser lässt den Druck mitunter unter den Dampfdruck des Mediums absinken.
Wichtig ist die Beschaffenheit des Dickstoffs
Die Beschaffenheit des zu fördernden Dickstoffs kann unter Umständen die Kavitationsneigung befördern. Ein Beispiel hier ist, wenn der Dickstoff „zu dick“ ist (hohe TS-Gehalte, niedrige Fließfähigkeit). Denn ein zu hoch eingedicktes, schlecht fließfähiges Medium führt zwar nicht direkt zur Kavitation. Es schafft aber die Bedingungen, unter denen Kavitation bei Kolbenpumpen besonders leicht entstehen kann. Wegen der höheren Viskosität kann beim Ansaughub einer Kolbenpumpe der Dickstoff nämlich womöglich nicht schnell genug nachströmen. In diesem Fall vermag der Druck im Zylinder abzufallen und das womöglich bis unterhalb der Dampfdruckgrenze.
Auch Luft spielt eine Rolle für Kavitation
Weiterhin gilt Luft als ein Verstärker der Kavitationsneigung bei Kolbenpumpen. Luft ist ein kompressibles Gas, wodurch zunächst ein instabiler Saugdruck entstehen kann. Besonders wirken sich aber so genannte „Höhlenschläge“ oder „Hohlhübe“ aus. Sie verursachen extreme Druckspitzen. Hierbei handelt es sich um eingesaugte Luft, die beim Druckhub komprimiert wird. Die Pumpe „zieht ins Leere“ und komprimiert zunächst Gas statt Flüssigkeit. Der Druckhub ist dann kein normaler Förderhub mehr, sondern ein Hohlhub. Sobald das Ventil dann öffnet oder das Gas vollständig komprimiert ist, gibt es einen impulsartigen Druckstoß, der sich im gesamten System fortpflanzt.
Die Sachverständigen und Gutachter von Dr. Hövelmann & Rinsche haben sich dann und wann auch mit Fettabscheidern auseinanderzusetzen. Nämlich immer dann, wenn Fettabscheider Schäden verursacht haben. Hier berichten wir von zwei typischen Schadenfällen, bei denen Fettabscheider jeweils eine Rolle gespielt haben.
Wozu dienen Fettabscheider?
Fettabscheider dienen dazu, das Abwasser zum Beispiel aus gewerblichen Küchen, Metzgereien oder Lebensmittelbetrieben vor der Einleitung in die städtischen Kanalisationen von mitgeführtem Fett zu befreien. Das funktioniert nach dem Schwerkraftprinzip, das darauf beruht, dass Fette und Öle eine geringere Dichte als Wasser haben. Deshalb vermögen sie in einem strömungsberuhigten Abscheider nach oben in Richtung der Wasseroberfläche aufzutreiben. In einem Fettabscheider wird das fetthaltige Abwasser deshalb in einen Abscheiderraum geführt, in dem das Fett Zeit hat, oben auf der Wasseroberfläche aufzuschwimmen. Das (weitestgehend fettfreie) Wasser unterhalb der aufschwimmenden Fettschicht kann dann abgeleitet werden.
Fettabscheider verursacht Wasserschaden
Die Tauchwand am Ablauf korrodierte
Im vorliegenden Fall verursachte ein Fettabscheider einen Wasserschaden. Dieser hatte seinen Ablauf oben. Damit aufschwimmendes Fett nicht hier hinein gelangen konnte, war der Ablauf über eine Tauchwand geschützt. Diese Tauchwand korrodierte allerdings mit der Zeit. Es entstand eine Öffnung in der Tauchwand. Und so kam es, dass immer wieder Fett in den Ablauf gelangte.
Warum kam es zum Wasserschaden?
Nun, der Fettabscheider befand sich in einem Kellergeschoss. Und von hier aus musste das aus dem Fettabscheider abfließende Abwasser mit einer Hebeanlage fortgepumpt werden. Da aber der Ablauf aus dem Fettabscheider jetzt auch jede Menge Fett enthielt, gelangte Fett auch in die Hebeanlage. Dort erkaltete es, verfestigte sich und legte den Betrieb der Hebeanlage lahm.
Der Fettabscheider lief über
Das immer noch zum Fettabscheider nachlaufende Abwasser aus der gewerblichen Küche ließ dann – da der Ablauf ja wegen der ausgefallenen Hebeanlage gestört war – den Fettabscheider überlaufen. Das übergelaufene Wasser verursachte dann den Wasserschaden. Dieser war nicht unerheblich, da das Schadwasser fetthaltig war.
Hebeanlage nicht geeignet für Fettabscheider
Fett vermag Korrosion auszulösen
Auch in diesem Fall war einem Fettabscheider eine Hebeanlage nachgeschaltet. Allerdings war diese Hebeanlage gänzlich ungeeignet hierfür. Denn wie sich aus der nebenstehenden Abbildung, die einen Blick in die geöffnete Hebeanlage zeigt, ergibt, waren die beiden in der Hebeanlage eingebauten Pumpen bereits korrodiert. Das liegt daran, dass Fette in Abwassersystemen generell korrosionsfördernd sind. Zum Beispiel können sie durch Bakterien hydrolysiert werden. Sie zerfallen damit u.a. in freie Fettsäuren, die chemisch aktiv sind und schon für leichte Korrosion sorgen können. Weiterhin fördern Fette die Ausbildung von anaeroben Zonen (Sauerstoffarmut), weil sie sich an Rohrwänden ablagern und dort Biofilme bilden. Wegen der anaeroben Bedingungen kommt es zur Sulfatatmung bestimmter Bakterien. Diese nutzen dann Sulfate im Abwasser als Energiequelle und produzieren dabei Schwefelwasserstoff. Und der Schwefelwasserstoff wird letztendlich in Schwefelsäure umgewandelt, die hochkorrosiv ist. Diesen Vorgang nennt man übrigens „biogene Schwefelsäurekorrosion“. Da der Ablauf eines Fettabscheiders nicht fettfrei ist bzw. Restfette enthält, gelangt auch Fett in gewissen Mengen in an Fettabscheider angeschlossene Hebeanlagen. Dort kann das Restfett zu Korrosion führen.
Füllstandsmessung mittels Staudruckverfahren
In der Abbildung ist zu sehen, dass ein nach unten offenes Tauchrohr in der Hebeanlage eingebaut ist. Dieses Tauchrohr ist ein Teil der Füllstandsmessung, die den Füllstand im Behälter erfassen soll. Die Erfassung des Füllstandes erfolgt dabei im so genannten „Staudruckverfahren“. Dabei handelt es sich um ein pneumatisches Verfahren. Steigt der Füllstand in der Hebeanlage an, taucht das Tauchrohr ins Wasser ein bzw. steigt das Wasser in das Tauchrohr auf. Dabei wird die Luft im Tauchrohr und somit auch in dem Druckluftschlauch komprimiert, wobei ihr Druck zunimmt. Dies erfasst die (über einen Druckluftschlauch) mit dem Tauchrohr verbundene Steuerung und schaltet eine Pumpe ein. Durch das Einschalten einer Pumpe fällt der Wasserstand in der Hebeanlage wieder ab. Da der Stand des Abwassers im Tauchrohr abfällt, lässt auch der Druck im Druckluftschlauch nach, was die Steuerung ebenfalls registriert. Auf diese Weise wird die Pumpe entsprechend wieder abgeschaltet.
Die Füllstandsmessung der Hebeanlage fiel aus
Nun wurde bereits ausgeführt, dass sich auch immer ein bisschen Fett in der Hebeanlage einfindet. Und wenn das Fett dort erkaltet und sich verfestigt, besteht die Gefahr, dass es sich vor das offene Ende des Tauchrohres setzt. Damit wird das Staudruckverfahren beeinflusst. Es gibt dann keine keine Druckänderungen mehr im Druckluftschlauch und es werden dadurch keine Signale an die Steuerung übertragen. Die Pumpen werden nicht eingeschaltet. Und so kam es auch hier dazu, dass der Fettabscheider überlief, was wieder zu einem entsprechenden Schaden geführt hat.
Druckstöße können an technischen Anlagen schwere Schäden verursachen. Hiermit haben wir bei unserer Tätigkeit als Ermittler von Schadensursachen häufig zu tun.
Wie entstehen Druckstöße?
Druckstöße entstehen in einer Rohrleitungsanlage immer dann, wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit der transportierten Flüssigkeit schnell ändert. Das ist beispielsweise der Fall, wenn Schieber bzw. Ventile zu rasch bzw. schlagartig geschlossen werden oder es zu einem abrupten Ausschalten von Pumpen kommt. Infolge der Massenträgheit der transportierten Flüssigkeit kann sich die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeitssäule als Ganzes dann nicht mehr dem neuen Zustand anpassen, die Flüssigkeit wird verformt, und dabei entstehen dynamische Druckänderungen – „Druckstöße“ genannt.
Druckstöße sind gefährlich
Druckstöße stellen für die Bestandteile einer Rohrleitungsanlage eine besondere Gefahr dar. Es können Drücke (und Unterdrücke) auftreten, die die Standfestigkeit von Anlagenbestandteilen zu übersteigen vermögen. Druckstöße sind auch deshalb gefährlich, weil sie nahezu unabgemindert und mit Schallgeschwindigkeit jeden Ort einer Rohrleitungsanlage erreichen und dort ihre schädliche Wirkung entfalten können.
Ein Beispiel: Druckstoß-bedingte Schäden an einer Umkehrosmoseanlage
Im vorliegenden Fall war eine Umkehrosmoseanlage zur Erzeugung von vollentsalztem Wasser betroffen. Hier war im Spültank einer der Füllstandssensoren zu tief angebracht, so dass die Überdeckung der Ablaufleitung mit Wasser zu klein war. In Folge dessen saugte die Spülpumpe mitunter Luft an, was Druckstöße zur Folge hatte.
Der entstandene Schaden an der Umkehrosmoseanlage war enorm. So kam es zu diversen Rohrbrüchen, die entsprechende Stillstandszeiten der Anlage zur Folge hatten.
Aber es wurden auch die Membranen der Umkehrosmoseanlage beschädigt. Hier drückten sich die Spacer, die in einem Wickelmodul zwischen den Membranschichten liegen, in die Membranen ein. Die Membranen wurden sozusagen perforiert. Das hatte zur Folge, dass die Salzpassage durch die Membranen erhöht wurde, der Entsalzungseffekt ausblieb und sich die Permeatqualität stark verschlechterte. Für Produktionszwecke war das Permeat nicht mehr zu gebrauchen.
Auf Druckstoß-Gefahren machen auch Hersteller von Pumpen aufmerksam
Auch zum Beispiel die Hersteller von Pumpen wissen um die Gefahren von Druckstößen. Sie gehören zu ihrem Alltag, die es zu berücksichtigen gilt. Wie man Druckstöße berechnet und sie dementsprechend vermeiden kann, wird hier beispielsweise ganz gut von der Fa. KSB dargestellt: Druckstoßberechnungen helfen Gefahren zu vermeiden.
Wenn einer öffentlichen Kanalisation zum Beispiel bei einem Starkregen so viel Wasser zugeführt wird, dass sie nicht mehr in der Lage ist, dieses Wasser vollständig abzuführen, kann sich ein Rückstau ereignen. Hierbei kann sich das Wasser aus der öffentlichen Kanalisation in die Anschlusskanäle der Häuser und in diese zurückdrücken. Das Wasser tritt dann in den Häusern an denjenigen Wasserabläufen oder offenen Stellen aus, die unterhalb der Rückstauebene liegen.
Wo liegt die Rückstauebene?
Unter einer „Rückstauebene“ ist diejenige Höhenlage zu verstehen, bis zu der Wasser in einer Entwässerungsanlage ansteigen kann. Rückgestautes Wasser kann also nicht höher steigen als das Niveau der Rückstauebene. Im Allgemeinen gilt dabei die Höhenlage der Straßenoberkante als Rückstauebene. Dies deshalb, weil in der Kanalisation ansteigendes Wasser über die in der Regel gelochten Deckel der mit der Kanalisation verbundenen Schächte sowie über die Straßenabläufe austreten und über die Straßenoberfläche abfließen kann. Allerdings ist diese Definition zuweilen zu unscharf. Es kommt auch auf die jeweiligen örtlichen Verhältnisse an, siehe zum Beispiel hier: Wo liegt sie nun, die Rückstauebene?.
Rückstaugefährdete Wasserabläufe sind gegen Rückstau zu sichern>
Aus Wasserabläufen oder sonstigen offenen Stellen in einer Entwässerungsanlage, die unterhalb der Rückstauebene liegen, kann in einem Gebäude im Rückstaufall Wasser prinzipiell austreten. Aus diesem Grund sind solche Stellen grundsätzlich gegen Rückstau zu sichern.
Eine Rückstauklappe für Schmutzwasser ist nicht zulässig
Die Sicherung gegen Rückstau muss aber mit geeigneten technischen Mitteln erfolgen. In einer Leitung, in der beispielsweise Schmutzwasser abgeführt wird, ist dabei eine einfache Rückstauklappe nicht zulässig. Denn hierbei besteht die Gefahr, dass sich Feststoffe aus dem Schmutzwasser in den Bereich der Klappe legen, so dass diese wegen den gebildeten Ablagerungen nicht mehr vollständig schließt. So auch in diesem Fall, wie die Abbildung zeigt. Hier kam es zu einem Rückstauschaden, weil die Rückstauklappe beim Rückstau nicht geschlossen war.
Bei Schmutzwasser ist auf eine Rückstauklappe kein Verlass
Einfache Rückstauklappen sind weit verbreitet, weil sie relativ kostengünstig sind. Sie wiegen Hauseigentümer aber in nur trügerische Sicherheit, wenn die Rückstauklappen Leitungen mit Schmutzwassertransport absichern sollen.
Eine Zustandsbewertung von technischen Anlagen oder Bauwerken wird bei den Sachverständigen und Gutachtern von Dr. Hövelmann & Rinsche immer dann nachgefragt, wenn zum Beispiel eine Wertermittlung durchzuführen ist oder eine Prognose zum sinnvollen Weiterbetrieb von Anlagen. Der erste Schritt bei einer Zustandsbewertung ist dabei in der Regel die visuelle Inspektion. Diese gibt mitunter Aufschluss über etwaig vorhandene Mängel oder Schäden, die in die Bewertungen mit einfließen.
Drohnen erreichen auch schwer zugängliche Stellen
Ein Problem bei der visuellen Inspektion kann aber immer dann auftreten, wenn es zu inspizierende Bereiche an den Anlagen und Bauwerken gibt, die nur schwer zugänglich sind. Oder wenn für deren Zugänglichkeit entsprechend aufwändige Maßnahmen wie Einrüstungen und dergleichen durchzuführen wären. In speziellen Fällen können hierbei aber Drohnen helfen. Geübte Piloten vermögen nämlich ihre Drohnen an Stellen fliegen zu lassen, deren Erreichbarkeit sonst womöglich nicht gegeben wäre. Oder wie gesagt nur mit einem entsprechenden Aufwand. Das Sachverständigenbüro Dr. Hövelmann & Rinsche lässt tatsächlich dann und wann Drohnen für sich fliegen. Über zwei diesbezügliche Projekte soll hier einschließlich der hierbei gemachten Erfahrungen beispielhaft berichtet werden.
Innen-Inspektion eines Silos mittels Drohnen
Im ersten hier zu erwähnenden Fall ging es um ein Silo eines lebensmittelverarbeitenden Betriebs, in dem Kochsalz gelagert wird. Das Silo besteht dabei aus Edelstahl, zeigte aber auf der Produktseite, das heißt an seiner Innenseite, Korrosionserscheinungen. Um das Ausmaß der Korrosion und damit der Schäden feststellen zu können, war das Silo von innen aus zu inspizieren. Es bestand jedoch keine Möglichkeit für einen sicheren Einstieg und eine lückenlose Inaugenscheinnahme aller Innenbereiche des Silos. Daher wurde das Silo mit Drohnen beflogen.
Innerhalb des Silos herrschte eine gewisse Thermik
Die Inspektion bzw. Befliegung des Silos erfolgte, nachdem das Silo entleert worden war. Der Zugang zum Silo erfolgte dabei über ein Mannloch am Silokopf. Die nebenstehende Abbildung zeigt den Einflug einer der Drohnen in das Silo.
Beim Flug der Drohnen durch das Silo trat eine Besonderheit auf. Der Pilot der Drohnen hatte nämlich Schwierigkeiten, die Drohnen während ihrer Flüge in Balance zu halten. Eine solche Balance ist aber erforderlich, um gute Aufnahmen vom zu inspizierenden Objekt zu erhalten. Wackeln die Drohnen nämlich zu stark, ermöglichen die Videobilder keine ausreichende Begutachtung.
Grund für die Probleme war eine spezielle Thermik innerhalb des Silos. Diese Thermik wirkte sich auf das Flugverhalten der Drohnen aus. Sie waren unter diesen Umständen nicht flugruhig zu halten.
Das Problem wurde dahingehend beseitigt, als dass ein weiteres Mannloch im Bereich des Silobodens geöffnet wurde. Hierdurch entstand ein „Durchzug“ innerhalb des Silos, der die schwierige Thermik-Lage beseitigte. Erst hiernach gelang es, die Drohnen während ihrer Flüge ruhig zu halten und eine aussagekräftige Innen-Inspektion durchzuführen.
Auch Stahltanks konnten beflogen werden
In einem anderen Fall ging es um vier sehr große und jahrzehntealte Stahltanks, in denen betriebliches Abwasser zwischengespeichert wurde und über deren Weiterbetrieb man sich nicht im Klaren war. Bereits von außen zeigten sich nämlich erste korrosiv bedingte Auflösungserscheinungen. Dies betraf insbesondere die Dachkonstruktionen. Man wollte daher wissen, ob die Stahltanks auch in Zukunft verwendet werden könnten. Oder ob sie außer Betrieb gehen mussten (einschließlich Abriss).
Ohne Drohnen wäre eine Inspektion der Stahltanks nicht gelungen
Es kam darauf an, die Stahltanks von innen aus zu inspizieren und insbesondere die Dachkonstruktionen einschließlich der zugehörigen Trägerelemente. Das Problem bestand jedoch darin, dass nur sehr kleine Mannlöcher für den jeweiligen Zugang zu den Stahltanks zur Verfügung standen. Es wäre damit nicht möglich gewesen, das Material für eine Einrüstung innerhalb der Stahltanks durch diese kleinen Mannlöcher in die Stahltanks hinein zu bringen. Um die Dachkonstruktion inspizieren zu können, mussten diese also zwangsläufig mit Drohnen beflogen werden.
Die Abbildung zeigt eine der Drohnen vor dem Einflug durch das Mannloch in einen der Stahltanks. Es war am Ende insgesamt möglich, die Dachkonstruktionen tatsächlich zu inspizieren. Die von den Kameras der Drohnen aufgenommenen Videos konnten sehr gut ausgewertet werden. Insbesondere war es möglich, den Fortschrittszustand der Korrosion an den jeweiligen Dachkonstruktionen festzustellen, was zu einer entsprechenden gutachterlichen Aussage eines Statikers führte.
Insgesamt war der Einsatz von Drohnen in den beiden beschriebenen Fällen sehr nützlich und auch erfolgreich. Die entsprechenden Befliegungen waren eine sehr kostengünstige Möglichkeit, ausreichend gutes Material für die Durchführung von Zustandsbewertungen zu erhalten.
Die Sachverständigen und Gutachter von Dr. Hövelmann & Rinsche begutachten auch immer wieder Schäden und Mängel im Bereich Rohrleitungsbau. Hierzu gehören die unterschiedlichsten Anwendungen wie zum Beispiel der Rohrleitungsbau für industrielle Anlagen, Rohrleitungen für die Versorgung mit Fernwärme, Druckleitungen für die öffentliche Abwasserentsorgung, aber auch der Rohrleitungsbau für die technische Ausrüstung von Gebäuden. Nachfolgend berichten wir von zwei sehr interessanten Beispielen aus unserer Gutachter-Praxis.
Abgestürzte Rohrleitungen
Häufig haben es die Sachverständigen und Gutachter von Dr. Hövelmann & Rinsche mit abgestürzten Rohrleitungen zu tun. In diesem Beispiel war in einer neu gebauten Produktionsstätte für die Herstellung von medizinischen Geräten auch eine Rohrleitungsanlage für die Versorgung der Produktion mit Kühlwasser installiert worden. Hierfür wurden Edelstahlleitungen mit der Werkstoffkennung 304L (AISI) bzw. 1.4307 (EN) und der Dimension 273,00 x 3,00 verwendet. Bereits kurze Zeit nach der Inbetriebnahme stürzte eine dieser Rohrleitungen ab, nämlich die Kühlwasser-Vorlaufleitung.
Der Absturz der Rohrleitung verursachte Schäden
Die nebenstehende Abbildung zeigt die abgestürzte Rohrleitung. Sie wurde bei dem Absturz beschädigt. Daneben kam es zu Sachschäden an betrieblichen Einrichtungen, auf die die Rohrleitung hinabstürzte. Des Weiteren kam es zu einem Ausfall der Kühlwasserversorgung, was einen Produktionsausfall nach sich zog bzw. einen entsprechenden Betriebsunterbrechungsschaden.
Die abgestürzte Rohrleitung war an der Decke abgehängt
Die abgestürzte Kühlwasser-Vorlaufleitung war an der Decke des Technikgeschosses verlegt bzw. war sie dort mittels so genannter „Rohrhalterungen“ abgehängt. Die Rohrhalterungen bestehen dabei vorliegend aus mehreren Elementen, nämlich zunächst aus so genannten „Rohrschellen“, die die abzuhängenden Rohrleitungen in bestimmten Abständen umschließen. Die Rohrschellen wiederum sind mit so genannten „Stababhängern“ verbunden. Die Stabhänger sind in so genannte „Gelenkträgerklammern“ eingehängt, die an den Stahlträgern der Deckenkonstruktion befestigt sind.
Eine der Rohrhalterungen war unterdimensioniert
Die empfohlene maximale Last für die o.a. Gelenkträgerklammern beträgt 2,5 kN. An einer Stelle war die Last – vorliegend bestehend aus den Gewichtskräften der Rohrleitung und des in ihr transportierten Mediums (Wasser) – aber größer als die maximale Last. Aus diesem Grund versagte die Gelenkträgerklammer; sie brach. Dies führte zu einer Kettenreaktion. Denn nun kam es auch zu Überlastungen anderer Gelenkträgerklammern, weil diese plötzlich ebenfalls jeweils einer größeren Last ausgesetzt waren. Die Schadensursache bzw. die anfängliche Überlastung kam dadurch zu Stande, weil die Abstände für die Rohrhalterungen zu groß gewählt worden waren. Hierdurch entfiel ein zu großer Gewichtsanteil auf die später gebrochene Gelenkträgerklammer.
Unterschätzte Längendehnung von Rohrleitungen
Üblicherweise werden Rohrleitungen in „kaltem“ Zustand verlegt, das heißt bei Umgebungsbedingungen. Warmgehende Rohrleitungen, die also später erwärmte oder heiße Medien transportieren, dehnen sich im Betriebszustand aber wegen des Temperatureinflusses aus. Die Längenausdehnung ΔL lässt sich dabei mit folgender Formel berechnen:
Längendehnungen von Rohrleitungen sind auszugleichen
Die Längendehnung von Rohrleitungen ist bereits in der Planung durch eine entsprechende Stressberechnung zu berücksichtigen. Es sind Maßnahmen zu ergreifen, um die Längendehnungen auszugleichen, zum Beispiel durch
Kompensatoren
Dehnungsbögen
Gleitlager
entsprechend dimensionierte Festpunkte bzw. Festlager, die die Kräfte der Längendehnung aufnehmen
In der nebenstehenden Abbildung sind als ein Beispiel für den möglichen Ausgleich von Längendehnungen bei Rohrleitungen Dehnungsbögen zu sehen (Quelle: HINE AG).
Eine Fernwärmeleitung war falsch berechnet worden
In diesem Beispiel war eine 5 km lange Fernwärmeleitung verlegt worden (2,5 km Vorlauf plus 2,5 km Rücklauf). Sie war zuvor als eine Rohrleitung mit verschweißten Verbindungen berechnet worden. Als Verlegetemperatur wurden 10 °C zu Grunde gelegt, für den Betrieb 105 °C. Für den Ausgleich der Längendehnungen wurden Festlager und Kompensatoren vorgesehen. Bei der Stressberechnung hatte man jedoch nicht beachtet, dass die Verbindungen zwischen den einzelnen Rohrstangen, aus denen die Fernwärmeleitung zusammengebaut wurde, nicht verschweißt werden sollten. Die Verbindungen sollten mit zu verschraubenden Rohrkupplungen hergestellt werden.
Rohrkupplungen sind nicht starr
In den Rohrkupplungen sind Dichtungen eingebaut. Im vorliegenden Fall solche, bei denen ein radial umlaufender Dichtungssteg zwischen die Stirnseiten der Rohrstangenenden platziert wird. Direkt zu Anfang des Betriebs der Fernwärmeleitung wurden diese Dichtungsstege abgequetscht, was zu entsprechenden Schäden geführt hat. Die Abquetschung der Dichtungsstege kam dabei durch die Längendehnung der Rohrstangen zu Stande. Sie dehnten sich nämlich in die Rohrkupplungen aus. Dort war offenbar der Widerstand bei der Längendehnung geringer als in den Kompensatoren. Das heißt, dass die Längendehnung zuerst in den Rohrkupplungen stattfand und erst dann in den Kompensatoren. Weiterhin kam es in bestimmten Rohrkupplungen, für die bis zu einem bestimmten Maß axiale Abwinkelungen zulässig sind, zu Undichtigkeiten. Hier wurden auf Grund der in den Rohrkupplungen stattfindenden Längendehnungen die zulässigen Abwinkelungen überschritten.
Wenn eine Versicherung in den Leistungsfall geraten ist, das heißt, wenn ein versicherter Schaden vorliegt, dann stellt sich die Frage, wer für den Schaden verantwortlich ist. Denn wenn die Schadensverantwortlichkeit geklärt ist, besteht die Möglichkeit auf einen Regress.
Mit einem Regress wird dabei eine Rückforderung bezeichnet, die eine Versicherung gegenüber einem Dritten geltend machen kann – nämlich dem Schadensverursacher -, nachdem sie zunächst für einen Schaden aufgekommen ist.
Regress-Forderungen werden oft abgelehnt
In der Regel werden Regress-Forderungen seitens der Schadensverantwortlichen aber abgelehnt. Üblicherweise wird alles bestritten, was mit dem Schaden zusammenhängt: der Schadenablauf, die Schadenursache, die Schadenhöhe und schließlich die Verantwortlichkeit. In den meisten Fällen muss eine Versicherung einen Regress daher über ein Gericht einfordern, das heißt, dass in entsprechende Rechtstreitigkeiten eingetreten wird; die Verantwortlichen für einen Schaden werden verklagt.
Bei einem Regress zählt der Beweis
Was allein vor Gericht bei einem Rechtsstreit zählt, ist der Beweis. Also der Nachweis, dass eine bestimmte Aussage, Behauptung, Annahme oder Gegebenheit wahr ist, belegt durch Fakten, Argumente oder nachvollziehbare Herleitungen. Im Speziellen dient ein Beweis dazu, vor Gericht zu zeigen, dass ein bestimmter Sachverhalt zutrifft. In diesem Fall kann das Bestreiten einer Schadensverantwortlichkeit von der Versicherung abgewehrt werden.
Ein Gutachten als Beweis
Neben Zeugenaussagen werden Beweise vor Gericht in fast allen Fällen in Form von Gutachten vorgetragen. Und diese Gutachten müssen hieb- und stichfest sein, die Herleitungen unangreifbar und die Schlussfolgerungen plausibel und glaubhaft. Daher sind in solchen Gutachten die Schadenabläufe, die Schadenursachen und die Schadenverantwortlichkeiten vollständig und beweissicher darzustellen. Dies erfordert eine gewisse Schreibkompetenz sowie Erfahrung im Schadenmanagement und vor Allem aber im Hinblick auf Gerichtsprozesse. Diese Erfahrung liegt beim Sachverständigen- und Gutachterbüro Dr. Hövelmann & Rinsche definitiv vor. Denn insbesondere der Sachverständige Dr. Hövelmann blickt auf eine mittlerweile 30-jährige Tätigkeit als öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger zurück. Seit 30 Jahren ist er also als Gerichtsgutachter tätig. Daher ist ihm bekannt, wie Gutachten aufzubauen sind, damit sie in einem gerichtlichen Rechtsstreit bestehen können. Diese Erfahrung hat Herr Dr. Hövelmann an seine Mitarbeiter weitergegeben.
Die Beweiserhebung ist der Schlüssel
Um schlagkräftige Gutachten für erfolgreiche Regresse erstellen zu können, bedarf es einer entsprechenden vorgelagerten Beweiserhebung. Und das heißt, dass ein Schaden lückenlos aufzuklären ist. Hierfür sind zum Teil akribische Arbeiten am Schadenort und weitreichende Recherchen erforderlich bis hin zu wissenschaftlichen Untersuchungen. All dies vermag das Sachverständigen- und Gutachterbüro Dr. Hövelmann & Rinsche zu leisten. Wir können diesbezüglich auf unzählige erfolgreiche Regresse verweisen. Ein Grund, warum uns Versicherungen immer wieder vertrauen, wenn es darum geht, für sie das Geld zurückzuholen.
Grundlagen für einen erfolgreichen Regress
Die Grundlagen für einen erfolgreichen Regress von Versicherungen sind also:
Erfahrung und Kompetenz der Sachverständigen und Gutachter
Die Sachverständigen und Gutachter von Dr. Hövelmann & Rinsche sind sehr häufig mit der Beantwortung der Frage beschäftigt, ob ein Wasserschaden an einem Gebäude einen Leitungswasserschaden darstellt oder nicht. Hintergrund hierfür ist, dass in der Regel nur ein Leitungswasserschaden versichert ist. Ein Wasserschaden, der auf eine andere Wasserquelle zurückzuführen ist, ist für Versicherungen oft nicht ersatzpflichtig (es kommt natürlich dabei auch immer auf den jeweiligen Versicherungsvertrag an).
Wasserschäden an Gebäuden bestehen oft aus nassen Fußböden
Wasserschäden an Gebäuden stellen sich oft durch vernässte Fußböden dar. Das in die betroffenen Fußböden eingetretene Wasser – „Schadwasser“ genannt – führt dann in der Regel zu aufsteigenden Feuchtigkeiten in den Wänden. Weiterhin kann es innerhalb der Fußböden auch zur Bildung von Schimmel kommen. In solchen Fällen ist die Frage zu beantworten, welches Wasser für die Vernässung ursächlich war bzw. aus welcher Quelle das Schadwasser stammte.
Leitungswasser als mögliche Wasserquelle
Als mögliche Wasserquelle kommt zunächst Leitungswasser in Betracht. Hierunter ist dasjenige Wasser zu verstehen, das in geschlossenen Rohrleitungen fließt. Im gebäudlichen Bereich zählen hierzu Trinkwasser (kalt und warm), Heizungswasser sowie Abwasser (Regenwasser und Schmutzwasser). Leitungswasser vermag aus undichten Stellen in den betreffenden Rohrleitungen auszutreten und zum Beispiel Fußböden zu vernässen. Das nennt man dann einen Leitungswasserschaden.
Es kann auch von außen zugetretenes Wasser gewesen sein
Fallweise ist als Wasserquelle auch möglicherweise von außen zugetretenes Wasser zu berücksichtigen. Das kann erdgebundenes Grund- oder Schichtenwasser sein, aber auch so genanntes Oberflächenwasser. Unter Oberflächenwasser ist zum Beispiel niedergegangenes Regenwasser zu verstehen, das nicht versickert ist. Es fließt den jeweiligen Gefällelagen entsprechend ab und möglicherweise zu Gebäuden hin. Solche Wässer können keinen Leitungswasserschaden verursachen.
Wie ist die schadensverursachende Wasserquelle zu ermitteln?
Hat ein Gebäude einen Wasserschaden erlitten, denkt man zunächst immer – siehe oben – an einen potenziellen Leitungswasserschaden. Die Sachverständigen und Gutachter von Dr. Hövelmann & Rinsche prüfen deshalb als Erstes, ob es in Bezug auf einen Leitungswasserschaden vielleicht undichte Stellen in den in Frage kommenden Rohrleitungen gibt. Hierfür werden zum Beispiel Leckageortungen oder Kanalkamera-Befahrungen durchgeführt. Es kommt mitunter dabei vor, dass solche Leckageortungen ergebnislos oder ergebnisoffen verlaufen oder die Gesamtlage insgesamt unklar ist. Dass zum Beispiel je nach Beschaffenheit der jeweiligen örtlichen Verhältnisse auch von außen zugetretenes Wasser als Schadensursache in Frage kommt, vielleicht auch als mitwirkende Ursache. Aber auch andere Wässer wie zum Beispiel Abblaswasser von Sicherheitsventilen oder Kondensate aus Klimaanlagen und Kühlzellen (siehe unten) kommen als mögliche Schadensursachen in Frage.
Eine Isotopenanalyse kann helfen
Es kommt darauf an, die unterschiedlichen Merkmale der für einen Wasserschaden in Frage kommenden Wässer zu kennen. Und sie mit den Merkmalen des Schadwassers zu vergleichen. Ergibt sich eine Übereinstimmung von Merkmalen, kann man Rückschlüsse auf die Herkunft von Schadwasser ziehen. Mit Hilfe einer Isotopenanalyse kann man diesbezüglich Hinweise auf die Herkunft eines Wassers – hier eines Schadwassers – gewinnen. Hierbei werden Wasserisotope analysiert. Das Grundprinzip ist dabei die Bestimmung der relativen Anteile der leichten und schweren Isotope von Wasserstoff und Sauerstoff in Wasser. Die einzelnen Atome von Wasser- und Sauerstoff, aus dem Wasser besteht, können unterschiedliche Massen besitzen. So existieren beispielsweise zwei stabile Isotope von Wasserstoff: der „normale“ Wasserstoff und das Deuterium, das doppelt so schwer ist wie „normaler“ Wasserstoff.
Verdunstung und Kondensation spielen eine Rolle
Die Isotope eines Elements unterscheiden sich wegen ihrer unterschiedlichen Massen hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften. Zum Beispiel verdunsten Moleküle von „schwerem“ Wasser deutlich langsamer. Sie reichern sich somit in einer Flüssigphase an, wenn leichte Wassermoleküle zum Beispiel aus einer Pfütze verdunsten. Diese Aufteilung der Isotopen bei Verdunstung und Kondensation, die so genannten „Isotopensignaturen“, macht man sich bei der Interpretation einer Isotopenanalyse zu Nutze. Denn Verdunstung und Kondensation erzeugen typische Isotopensignaturen je nach Wassertyp.
Isotopenanalyse: ein Beispiel aus der Gutachter-Praxis
Nachfolgend wird beispielhaft von einem Fall berichtet, bei der eine vom Sachverständigenbüro Dr. Hövelmann & Rinsche durchgeführte Isotopenanalyse zum Einsatz kam. In diesem Fall lag ein vernässter Fußboden größeren Umfangs vor. Als potenzielle Quellen für das Schadwasser kam Leitungswasser in Frage, aber auch das Kondensat von größeren Kühlzellen, die in der Küche eines Restaurants aufgestellt waren. Das stetig anfallende Kondensat – also die kondensierte Feuchtigkeit der kalten Luft – wurde in einen Ablauftrichter geleitet. Dieser Ablauftrichter lief aber über, weil sich im angeschlossenen Geruchsverschluss (Siphon) wegen Bakterienwachstums eine Verstopfung des Ablauf ereignete. Um zu bestimmen, ob das Schadwasser aus dem Kondensat bestand oder es vielleicht doch Leitungswasser gewesen ist, wurden Proben vom Schadwasser, vom Kondensat und vom Leitungswasser (Trinkwasser) genommen. Die Proben wurden dann einer Isotopenanalyse unterzogen.
Interpretation des Ergebnisses einer Isotopenanalyse
In der hier zu sehenden Abbildung ist beispielhaft das Ergebnis der in diesem Fall durchgeführten Isotopenanalyse dargestellt. Hier sind die stabilen Isotope von Sauerstoff-18 in Abhängigkeit von Deuterium zu sehen. Es ist eine blaue Gerade eingezeichnet. Diese Gerade nennt man „Global Meteoric Water Line (GMWL)“, zu Deutsch: „mittlere globale Niederschlagsgerade“. Diese gibt die sich in charakteristischen Grenzen bewegenden Isotopensignaturen für Regenwasser bzw. die Niederschläge wieder, wobei grob zwischen Winter- und Sommerniederschlägen zu unterscheiden ist. Zusätzlich sind noch Niederschlagsdaten einer Wetterstation eingetragen, die sich nahe des Schadenortes befindet und die die GMWL bestätigen.
Kennzeichen für Verdunstung und Kondensation
Eine zusätzliche Information, die die GMWL liefert, ist die, dass Isotopensignaturen, die rechts der GMWL liegen, Wässer kennzeichnen, aus denen bereits ein Teil verdunstet ist. Isotopensignaturen, die links der GMWL liegen, deuten dagegen auf Kondensationsprozesse der untersuchten Wässer hin. Die Verdunstungs- und Kondensationsprozesse verlaufen – sofern diese unter normalen raumklimatischen Bedingen stattfinden – dabei entlang einer Gerade, welche die Steigung 4 aufweist. Zwei dieser Geraden sind in der Abbildung als rote Linien eingetragen.
Leitungswasser hat den Schaden hier nicht verursacht
Aus der Abbildung ergibt sich nun, dass die Isotopensignatur des vorliegend beprobten Leitungswassers (blaues Dreieck) nahe der GMWL liegt. Dies ist wenig überraschend, da Leitungswasser grundsätzlich aus Niederschlag gespeist wird. Weiterhin ist zu erkennen, dass die Isotopensignatur des beprobten Schadwassers (roter Kreis) ebenfalls nah bzw. sogar auf der GMWL liegt. Des Weiteren ist zu erkennen, dass die Isotopensignatur des Leitungswassers nahe der Geraden mit der Steigung 4 liegt, die von der Isotopensignatur des Schadwassers ausgeht. Insofern könnte man davon ausgehen, dass es sich bei dem Schadwasser um Leitungswasser handeln könnte, aus dem ein Teil bereits verdunstet ist. Dem wurde diesseits aber keine große Wahrscheinlichkeit zugesprochen. Denn die Isotopensignatur des Schadwassers liegt auf der GMWL und nicht rechts davon. Das heißt, dass das Schadwasser kaum Verdunstungsmerkmale aufweist. Das hätte aber so sein müssen, wenn es aus Leitungswasser bestünde, zumal sich das Wasser schon länger außerhalb der Leitung befunden und somit eine Verdunstung eingetreten sein muss.
Die Isotopensignatur von Kondensat bedarf einer Interpretation
Die Isotopensignatur des beprobten Kondensats (grünes Viereck) liegt erwartungsgemäß links der GWML (in der wie bereits gesagt Isotopensignaturen von Kondensaten zu erwarten sind). Sie liegt aber auch nicht auf der Geraden mit der Steigung 4, die von der Isotopensignatur des Schadwassers ausgeht. Daher könnte man vermuten, dass das Schadwasser nicht im Kondensat seinen Ursprung hatte. Diese Vermutung ist jedoch zu relativieren.
Die Isotopensignatur von Kondensaten schwankt
Denn die Isotopensignatur von Kondensaten schwankt, und zwar in Abhängigkeit der Jahreszeit. Denn das Kondensat besteht aus kondensierter Luftfeuchtigkeit, deren Isotopensignatur sich jahreszeitlich ändert. Die Isotopensignaturen von Kondensat aus kondensierter Luftfeuchtigkeit bewegen sich daher in einem breitem Bereich. Sofern Kondensat in einen Bodenaufbau eindringt, bildet sich schließlich eine Mischsignatur des zu verschiedenen Jahreszeiten und Bedingungen produzierten Kondensats aus. Deshalb kennzeichnet die Signatur des beprobten Kondensats „lediglich“ eine Momentaufnahme hinsichtlich der Isotopensignatur. Zu einem anderem Zeitpunkt hätte die Isotopensignatur des Kondensats insofern ganz woanders gelegen. Typisch für die Isotopensignaturen von Kondensaten ist aber, dass diese deutlich links der GWML zu finden sind.
Auch Kondensat verdunstet
Nun kommt es nach der Einleitung von Kondensat in einen Fußbodenaufbau zu einer Verdunstung des Wassers. Dabei verändert sich die Isotopie des Schadwassers derart, dass sich die Isotopensignatur entlang einer Geraden mit der Steigung 4 nach rechts/oben „verändert“. Bei der Rückprojektion des Schadwassers (zur Beurteilung dessen ursprünglicher Isotopie) muss die Isotopenzusammensetzung des Schadwassers deshalb nach links/unten – entlang einer Gerade mit der Steigung 4 – projiziert werden.
Also stellte Kondensat die Schadensursache dar
Das dem Schaden zu Grunde liegende Wasser musste eine Ursprungsisotopie aufweisen, die deutlich links der GWML liegt. Solche Wässer kennzeichnen dabei eindeutig Kondensate. Da das Schadwasser zudem über einen längeren Zeitraum in die Bausubstanz eingedrungen ist – was aus dem Schadenbild heraus zu erkennen war – muss das Schadwasser zwingend Verdunstungsprozessen innerhalb des Fußbodenaufbaus ausgesetzt gewesen sein. Aus diesem Grund – in Verbindung mit den sonstigen Erkenntnissen – kam vorliegend nichts Anderes als Kondensat als Schadensursache in Betracht. Ein „klassischer“ Leitungswasserschaden lag demnach nicht vor.
Die Sachverständigen und Gutachter von Dr. Hövelmann & Rinsche begutachten regelmäßig Schäden und Mängel an öffentlichen Kläranlagen. Hierbei geht es insbesondere um die jeweilige technische Ausrüstung (Maschinen und Anlagen) und die Verfahrenstechnik von Kläranlagen. Nachfolgend berichten wir von einem eindrucksvollen Beispiel.
Überschreitung von Grenzwerten im Ablauf einer Kläranlage
Bei einer Kläranlage mit einer Ausbaugröße von 16.000 EW, deren Nachklärbecken nebenstehend zu sehen ist, kam es an einem bestimmten Tag zu einer Überschreitung der Ablauf-Grenzwerte in Bezug auf CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf) und Phosphor. Der Ablaufwert für den CSB betrug dabei 3.600 mg/l. Da der Kläranlage aber ausschließlich häusliche Abwässer zugeleitet werden, liegen die Zulaufwerte beim CSB unter bzw. im Bereich von 1.000 mg/l. Kläranlagen, denen ein CSB von 1.000 mg/l zuläuft, kann aber im jeweiligen Ablauf niemals einen größeren CSB-Wert aufweisen. Es sei denn, dass es zu einer Ausschwemmung von Belebtschlamm aus den Kläranlagen kommt. Der Belebtschlamm verursacht nämlich ebenfalls einen CSB. Die Überschreitung des CSB-Grenzwertes musste somit durch ausgeschwemmten Belebtschlamm verursacht worden sein. Die Überschreitung des Phosphor-Grenzwertes war auf denselben Effekt zurückzuführen, da sich die bei der Phosphatfällung entstehenden Phosphatflocken teilweise an den Belebtschlamm anlagern.
Keine hydraulische Überlastung der Kläranlage
Am Tag, als man die Grenzwert-Überschreitungen festgestellt hatte, hatte es im Vormittag einen länger andauernden Regen gegeben. Aus diesem Grund soll die durch die Kläranlage durchlaufende Abwassermenge erhöht gewesen sein. Während der Trockenwetterabfluss ansonsten im Bereich zwischen 60 und 90 m³/h liegt, soll die Abwassermenge am Schadenstag bis zu 300 m³/h betragen haben. Ausgelegt ist die Kläranlage allerdings auf eine Menge von 400 m³/h. Daher kann eine hydraulische Überlastung der Kläranlage, die möglicherweise zu einer Ausschwemmung von Belebtschlamm hätte führen können, nicht vorgelegen haben. Die erhöhte Abwassermenge war also nicht die Ursache für die Grenzwert-Überschreitungen bzw. das Ausschwemmen von Belebtschlamm.
Keine Flotationseffekte
Schließlich war zu vermuten, dass die Verdichter für den Eintrag von Sauerstoff in die biologische Klärstufe der Kläranlage eine Fehlfunktion gehabt haben könnten. Dass zu viel Sauerstoff bzw. Luft eingetragen worden war mit der Folge eines Flotationseffektes, der den Belebtschlamm möglicherweise aufschwimmen ließ. Dies hätte zur Folge gehabt, dass der vielleicht flotierte Belebtschlamm sich im Nachklärbecken nicht abscheiden ließ. Nach der Analyse der Betriebsdaten der Verdichter stellte sich aber heraus, dass eine solche Fehlfunktion nicht vorgelegen haben kann. Somit fielen die Verdichter als Verursacher des Schadens aus.
Kein Blähschlamm
Dann wurde Blähschlamm als mögliche Schadensursache untersucht. Unter „Blähschlamm“ wird dabei ein Belebtschlamm verstanden mit einem Schlammindex, der größer ist als 150 ml/g. Blähschlamm hat schlechte Absetzeigenschaften, das heißt, dass es zum Abtreiben von Schlammflocken aus den Nachklärbecken von Kläranlagen kommen kann. 150 ml/g sind allerdings nur eine ungefähre Richtgröße. Denn es kommt auch immer auf die jeweilige Kläranlage an, ob sich nämlich die Überschreitung dieser „Grenze“ negativ auswirkt oder nicht. Nach diesbezüglichen Untersuchungen wurde jedoch festgestellt, dass die Kläranlage im Allgemeinen kein Problem mit Blähschlamm hat. Zudem hatte das Abwasser am Schadentag solche chemischen Eigenschaften, dass eine Blähschlamm-Bildung nicht hat stattfinden können. Weiterhin war am Schadenstag der Schlammindex gemäßigt, er lag insbesondere unter einem Wert von 150 ml/g.
Die Ursache lag in der Zuführung von Tausalz
Nach weiteren Recherchen zur Schadensursache haben die Sachverständigen von Dr. Hövelmann & Rinsche dann festgestellt, dass in der Woche vor dem Schadentag Frostbedingungen vorherrschten. Weiterhin wurde ermittelt, dass während dieser Frostperiode auf den Straßen im Einzugsgebiet der Kläranlage, die in die Kläranlage entwässern, Streusalz bzw. Tausalz aufgebracht worden war. Zudem hatte es – wie bereits erwähnt – am Tag, als man die Grenzwert-Überschreitungen festgestellt hatte, im Vormittag einen länger andauernden Regen gegeben. Dieser Regen fiel zwar leicht bis mäßig aus, jedoch dauerte er relativ lange an, nämlich fast fünf Stunden. Es lag daher die Vermutung nahe, dass in dieser Zeit das in den Tagen zuvor aufgebrachte Tausalz anlässlich des Dauerregens der Kläranlage zugeführt wurde. Die Kläranlage erlitt demnach einen „Salzstoß“.
Tausalz beeinträchtigt die Flokkulation von Belebtschlammflocken
In einer der zentralen Literaturquellen für Funktionsstörungen auf Kläranlagen (/1/) wird hierzu in Bezug auf den Belebtschlamm von einem Flockenzerfall berichtet, der durch einen Salzstoß zu Stande kommen könne. In /2/ wird hierzu erweiternd ausgeführt, dass im Abwasser von Kläranlagen vorhandene Natriumionen einen Einfluss auf das Absetzverhalten von Belebtschlammflocken hätten. Im Allgemeinen gilt zunächst, dass die Flockulation von Belebtschlamm, also die Zusammenballung von Belebtschlammflocken zu absetzbaren Aggregaten, maßgeblich von der Gegenwart von Kationen abhängt. Hierbei gilt folgende Reihenfolge in Bezug auf die Flockulationskraft der Kationen:
Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+
Zweiwertige Kationen wie Calcium oder Magnesium haben eine größere Flockulationskraft als einwertige Kationen wie Kalium und Natrium. Indes ist es so, dass die Zugabe von einwertigen Kationen zu einer Verdrängung der zweiwertigen Kationen an der Belebtschlammflocke führt. Somit kommt es zu einer Verschlechterung der Flockulation mit der Folge eines Flockenzerfalls. Es wird davon berichtet, dass es insbesondere nach einem Einsatz von Streu- bzw. Tausalz und häufig von einem Tag auf den anderen zu einer deutlichen Verschlechterung der Bildung von Belebtschlammflocken in Kläranlagen kommen könne. Dies, weil es mit dem Tausalz auch zu einem Eintrag von Natrium kommt, das wie gesagt zum Flockenzerfall führen kann.
Salze im Abwasser verursachen Dichteströmungen
Des Weiteren wird in /1/ berichtet, dass es bei unterschiedlichen Leitfähigkeiten im Zulauf zur Nachklärung und im Nachklärbecken selbst zu Dichteströmungen kommen kann. Diese könnten dann einen Feststoffaustrag aus der Nachklärung von Kläranlagen herbeiführen. Insbesondere sei dies im Winterhalbjahr der Fall, wenn es zu Tausalzeinträgen kommen könne. Es werden also mit Flockenzerfall und Dichteströmung zwei Phänomene beschrieben, die auf dem Eintrag von Natrium bzw. Salz beruhen. Das natriumhaltige Salz Natriumchlorid ist Bestandteil von Streu- bzw. Tausalz. Daher lag es nahe zu vermuten – zumal andere potenzielle Schadensursachen ausgeschlossen werden konnten – dass es im Ablauf der hier vorliegenden Kläranlage wegen des Tausalzeinsatzes in Verbindung mit dem Dauerregen zur Überschreitung der Grenzwerte beim CSB und Phosphor gekommen war.
Litaraturnachweise
/1/ Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg: Funktionsstörungen auf Kläranlagen, Karlsruhe, 1997
/2/ Sölter, K.: Der Einfluss von Natriumionen auf das Absetzverhalten von Belebtschlammflocken, wwt, 10/2010
Die bei den im vorliegenden Fall durchgeführten Zugversuchen gewonnenen Zugfestigkeiten wurden auf Drücke umgerechnet mit dem Ergebnis, dass es eines Druckes von 55 bar bedurfte, um die Rohrleitung brechen zu lassen. Damit war die Rohrleitung mitnichten zu alt. Sie war vollkommen in Ordnung.
Kavitation entsteht in einer Pumpe, wenn der Druck örtlich niedriger ist als der Dampfdruck des Fördermediums. Dann bilden sich an diesen Stellen kleine Dampfblasen, weil das Fördermedium wegen des niedrigen Drucks verdampft.
Für die Auswahl von Pumpen bieten deren Hersteller eine Reihe von Kennlinien und Kennfeldern an, zum Beispiel zu den Wirkungsgraden oder zu den Verhältnissen Förderhöhen / Fördermengen. Eine für die Pumpenauswahl bezeichnende Kennlinie ist dabei auch diejenige für den NPSHR, die in Abhängigkeit der Fördermenge dargestellt wird.
Ein weiterer begutachteter Schaden betraf als Dickstoffpumpen eingesetzte Kolbenpumpen. Kavitation entsteht hier im Speziellen, wenn es während des Ansaughubs zu einem Druckabfall kommt. Dieser lässt den Druck mitunter unter den Dampfdruck des Mediums absinken.
Bei einer Kläranlage mit einer Ausbaugröße von 16.000 EW, deren Nachklärbecken nebenstehend zu sehen ist, kam es an einem bestimmten Tag zu einer Überschreitung der Ablauf-Grenzwerte in Bezug auf CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf) und Phosphor. Der Ablaufwert für den CSB betrug dabei 3.600 mg/l. Da der Kläranlage aber ausschließlich häusliche Abwässer zugeleitet werden, liegen die Zulaufwerte beim CSB unter bzw. im Bereich von 1.000 mg/l. Kläranlagen, denen ein CSB von 1.000 mg/l zuläuft, kann aber im jeweiligen Ablauf niemals einen größeren CSB-Wert aufweisen. Es sei denn, dass es zu einer Ausschwemmung von Belebtschlamm aus den Kläranlagen kommt. Der Belebtschlamm verursacht nämlich ebenfalls einen CSB. Die Überschreitung des CSB-Grenzwertes musste somit durch ausgeschwemmten Belebtschlamm verursacht worden sein. Die Überschreitung des Phosphor-Grenzwertes war auf denselben Effekt zurückzuführen, da sich die bei der Phosphatfällung entstehenden Phosphatflocken teilweise an den Belebtschlamm anlagern.