Mängel

Nützlich für die Zustandsbewertung: die Inspektion mit Drohnen

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.
Inspektion eines Silos mittels Drohnen

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).
Inspektion eines Stahlbehälters mittels Drohnen

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.

 

Für Anfragen zur Begutachtung von Schäden und Mängeln an technischen Anlagen und Bauwerken besuchen Sie bitte die Website des Sachverständigen- und Gutachterbüros Dr. Hövelmann & Rinsche.

Schäden und Mängel an Rohrleitungen

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.
Abgestürzte Rohrleitung

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:

 

Δ𝐿 = 𝛼 ⋅ 𝐿0 ⋅ Δ𝑇

 

mit:

 

Δ𝐿: Längenänderung
𝛼: Längenausdehnungskoeffizient (abhängig vom Material)
𝐿0: Ursprüngliche Rohrlänge
Δ𝑇: Temperaturänderung
Dehnungsbögen zum Ausgleich von Längendehnungen bei Rohrleitungen

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.

     

    Für Anfragen zur Begutachtung von Schäden und Mängeln an Rohrleitungen besuchen Sie bitte die Website des Sachverständigen- und Gutachterbüros Dr. Hövelmann & Rinsche.

    Schäden und Mängel an öffentlichen Kläranlagen

    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 zwei eindrucksvollen Beispielen.

    Faulschlammmischer in neuen Faultürmen einer Kläranlage führen zu Betriebsunterbrechungen

    So sehen Faultürme von Kläranlagen bisweilen aus.Eine Kläranlage mit einer Ausbaugröße von 320.000 EW erhielt zwei neue Faultürme mit einem Volumen von jeweils 5.000 m³. In der nebenstehenden Abbildung ist einer dieser beiden Faultürme zu sehen. In den Faultürmen erfolgt der anaerobe Abbau von Schlämmen, die u.a. innerhalb der Kläranlage entstehen, unter Bildung von energetisch verwertbarem Biogas bzw. Klärgas.

     

    Es waren spezielle Faulschlammmischer eingebaut worden

    In beiden Faultürmen der Kläranlage wurden Faulschlammmischer eingebaut. Sie dienen der Optimierung der Prozesse in den Faultürmen (insbesondere dienen sie der Optimierung der Gasausbeute). Hierbei wird der Inhalt der Faulbehälter (der so genannte „Faulschlamm“) umgewälzt. Zentraler Bestandteil eines Faulschlammmischers ist hier ein jeweils senkrecht im Faulturm aufgestelltes Rohr. Oben in diesem Rohr ist eine Antriebsschnecke eingesteckt, das man „Laufrad“ nennt. Das Laufrad ist an einer Antriebswelle montiert, die wiederum mit einem Motor verbunden ist. Somit vermag sich das Laufrad zu drehen, wobei die Drehrichtung des Laufrads veränderbar ist.

     

    Füllstandsschwankungen beim Umschalten der Betriebsweise

    Durch die Drehung des Laufrads wird der Faulschlamm je nach Drehrichtung entweder von unten nach oben durch das Rohr gesaugt (Aufwärtsbetrieb). Oder er wird von oben nach unten durch das Rohr gedrückt (Abwärtsbetrieb). In beiden Betriebsweisen sind jeweils entsprechende Vorteile verinnerlicht (Beseitigung von Schwimmschlamm beim Abwärtsbetrieb, Beseitigung von Sedimenten beim Aufwärtsbetrieb). In der Regel erfolgt dann und wann eine Umschaltung der Betriebsweisen. Nun ist es so, dass es bei der Umschaltung zwischen den beiden Betriebsweisen strömungsbedingt zu Füllstandsschwankungen innerhalb der Faultürme kommt. Allerdings darf sich der Füllstand in einem Faulturm bei den vorliegend verwendeten Faulschlammmischern nur in einem bestimmten Fenster bewegen. Das liegt daran, dass ein bestimmtes Teil der Faulschlammmischer sich immer oberhalb des Faulschlammspiegels befinden muss. Ein anderes Teil muss immer im Faulschlamm eingetaucht sein. Daher ist der Füllstand im Faulturm wie gesagt nach oben wie nach unten hin begrenzt.

     

    Not-Abschaltung nach Überschreiten von Grenzwerten bezüglich der Füllstände

    Die Erfassung der Füllstände in den Faultürmen erfolgt mittels entsprechender Füllstands-Messeinrichtungen. Die Anlagensteuerung erhält dann diese Messdaten. Wird dort ein Überschreiten des Maximalfüllstands oder ein Unterschreiten des Minimalfüllstands erkannt, erfolgt eine Not-Abschaltung. Problematisch wird das, wenn der Minimalfüllstand unterschritten wurde. Denn dann ist die Zufuhr weiteren Faulschlamms in den Faulturm abzuwarten. Denn nur durch die Zufuhr weiteren Faulschlamms erhöht sich der Füllstand. Das auf diese Weise erreichte Überschreiten des Minimalfüllstandes kann dann aber so lange dauern, dass eine andere Funktion der Anlagensteuerung anspringt. Nach 15 Minuten Stillstand des Faulschlammmischers wird nämlich der Notablass des Faulturms geöffnet. Hierüber wird dann Faulschlamm in erheblicher Menge aus dem Faulturm abgelassen.

     

    Am Ende war die Lösung für die Kläranlage einfach

    Vorliegend war es also dazu gekommen, dass es zu mehreren länger andauernden Betriebsunterbrechungen kam, weil beim Umschalten der Betriebsweise der Faulschlammmischer entsprechende Füllstandsschwankungen entstanden sind. Diese haben dann mitunter zu Not-Abschaltungen geführt. Das Sachverständigenbüro Dr. Hövelmann & Rinsche hatte dies nach eingehender Analyse des Betriebs der Faulschlammmischer und nach Auswertung der aufgezeichneten Betriebsdaten erkannt. Die Lösung des Problems war dann einfach: die Vergrößerung der Spreizung zwischen den Minimal- und Maximalfüllständen, die etwas zu scharf eingestellt war.

     

    Überschreitung von Grenzwerten im Ablauf einer Kläranlage

    Beispiel für ein Nachklärbecken von KläranlagenBei 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

     

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    Rohrleitungen mit Unterbögen

    Prinzipskizze eines Unterbogens

    Ein Unterbogen (auch „Wassersack“, „Wasserrückstau“, „Wasserspiegel“, „Ausbiegung“ oder „Absackung“ genannt) ist eine abgesackte Strecke in einer Rohrleitung oder in einem Kanal. Hierdurch entsteht innerhalb einer Rohrleitung oder eines Kanals ein Bereich, der ein Gegengefälle hat (zuweilen auch „Kontergefälle“ genannt). In sol­chen Bereichen bleibt demzufolge das Wasser stehen (siehe die nebenstehende Prinzipskizze eines Unterbogens). Bei Kanalkamera-Befahrungen kann man einen Unterbogen deshalb daran erkennen, dass die Kanalkamera in einen Wasserstau hineinfährt und anschließend wieder heraus.

    Es besteht Verstopfungsgefahr

    Unterbögen wirken wie Sedimentationszo­nen. Hier können sich Fest­stoffe absetzen und anreichern. Abgelagerte Feststoffe wirken wie Abflusshindernisse, die den bestimmungsgemäßen Abfluss des Abwassers einschränken können. Die Feststoffe können sich auch durchaus so weit auftürmen, dass Verstopfungen entstehen können. In diesem Fall käme es zu einem Rückstau von Abwasser entgegen der Fließrichtung.

    Auch die Druckverhältnisse können beeinflusst werden

    Des Weiteren können Unterbögen bzw. mit Wasser gefüllte Teilbereiche einer Rohrleitung – entsprechende Wasserstände vorausgesetzt – die Be- und Entlüftung bzw. den Druckausgleich beim Fließprozess negativ beeinflussen. Auch können Druckschwankungen auftreten, die womöglich Geruchsverschlüsse leerzusaugen vermögen.

    Was sagen die allgemein anerkannten Regeln der Technik?

    Eine grundsätzliche Anforderung an Entwässerungssysteme ist ein verstopfungs­freier Betrieb. Deshalb widersprechen Rohrleitungsstrecken, die ein Gegengefälle aufweisen und somit verstopfungsanfällig sind, den allgemein anerkannten Regeln der Technik. Rohrleitungen sollen daher in einem durchgängigen Gefälle verlegt werden. Hierdurch erreicht man auch die geforderten ausreichend großen Fließgeschwindigkeiten. Denn diese sind erforderlich, um ausreichend große Wandschubspannungen zu erzeugen, die einer Ablagerung von Feststoffen entgegenstehen. Erreichen kann man dies u.a. über ein bestimmtes Mindest-Gefälle der Rohrleitungsstrecke. Dabei müssen aber nicht nur der Anfang und das Ende einer Rohrlei­tungsstrecke einen gewissen Höhenunterschied der Sohltiefen aufweisen. Auch die Rohrleitung selbst muss wie gesagt ein durchgängig gleichmäßiges Gefälle längs der gesamten Strecke besitzen. Da in einem Unterbogen das Gefälle jedoch negativ ist, wird hier die für einen erfolgreichen Feststofftransport erforderliche Wandschubspannung nicht erreicht.

    Wie entstehen Unterbögen?

    Unterbögen beruhen entweder auf Verlegefehlern oder sie entstehen im Laufe der Zeit. Unterbögen in neuen Rohrleitungen können in der Regel immer auf Verlegefehler zurückgeführt werden, zum Beispiel dadurch, dass die Rohrbettung nicht fehlerfrei hergestellt wurde. Bei Unterbögen, die sich mit der Zeit entwickeln, vermutet man Undichtigkeiten in den Rohrleitungen als Ursache. Durch Undichtigkeiten aus den Rohrleitungen austretendes Wasser vermag nämlich die Rohrbettung über Jahre hinweg gesehen zu unterspülen. Dies dürfte bei den ganz alten Rohrleitungen der Fall sein, die in den Muffen noch mit Teerstricken abgedichtet waren. Diese Teerstricke verrotten irgendwann, so dass entsprechende Undichtigkeiten entstehen können. Daher sind in den ganz alten Rohrleitungen häufig Unterbögen vorzufinden. Heutzutage verwendet man üblicherweise Gummidichtungen, die entsprechend haltbar sind. Von daher sind in solchen Rohrleitungen mit der Zeit entstehende Unterbögen eigentlich nicht zu erwarten. Potenziell undichte Stellen können aber durch einwachsende Wurzeln entstehen.

    Unterbögen sind Schäden

    Zur Bewertung von Unterbögen dahingehend, ob sie Schäden darstellen, kann der „Bildreferenzkatalog – Private Abwasserleitungen“ des Ministeriums für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen herangezogen werden. Diese Literaturquelle stellt eine Orientierungs- und Arbeitshilfe für die Auswertung der Ergebnisse von Zustandsprüfungen privater Abwasserleitungen dar. Sie wurde auf der Basis der Normen DIN EN 13508-2 („Untersuchung und Beurteilung von Entwässerungssystemen außerhalb von Gebäuden, Teil 2: Kodiersystem für die optische Inspektion“) in Verbindung mit dem DWA-M 149-2 („Zustandserfassung und -beurteilung von Entwässerungssystemen außerhalb von Gebäuden, Teil 2: Kodiersystem für die optische Inspektion“) und der DIN 1986-30 („Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke – Teil 30: Instandhaltung“) erarbeitet.

    Auszug aus dem Bildreferenzkatalog Private Abwasserleitungen in Bezug auf Unterbögen

    Der auf Unterbögen bezogene Ausschnitt des Bildreferenzkataloges ist nebenstehend dargestellt. Demnach zählen Unterbögen mit einem Wasserstand kleiner 30 % zu den Bagatellschäden, für die keine Sanierungsnotwendigkeit besteht. Unterbögen mit Wasserständen zwischen 30 und 70 % sind als mittelgroße Schäden zu bezeichnen, die innerhalb von 10 Jahren zu beseitigen sind. Unterbögen mit Wasserständen größer 70 % sind große Schaden, deren Beseitigung unverzüglich zu erfolgen hat. Es ist jedoch unbedingt darauf hinzuweisen, dass der „Bildreferenzkatalog – Private Abwasserleitungen“ für alte Rohrleitungen gedacht ist.

    Sind Unterbögen auch Mängel?

    Der Begriff „Mangel“ steht insbesondere in Zusammenhang mit Bauleistungen und ist so zu definieren, als dass ein Mangel jede Abweichung der Ist-Beschaffenheit eines Werkes von seiner Soll-Beschaffenheit darstellt. Im Urteil des Landgerichts Landau in der Pfalz vom 09.01.2018 – 2 O 178/14 – heißt es hierzu, dass für die Definition der Soll-Beschaffenheit zunächst die zwischen Bauherr und ausführendem Unternehmen getroffene Beschaffenheitsvereinbarung maßgeblich ist. Sollte es aber an einer solchen Beschaffenheitsvereinbarung fehlen, kommt es auf die vertraglich vorausgesetzte, sonst auf die gewöhnliche Verwendungseignung und die übliche Beschaffenheit an. Diesbezüglich kann, so wie es weiter im o.a. Urteil heißt, ein Bauherr erwarten, dass das von ihm bestellte Werk zum Zeitpunkt der Fertigstellung (und Abnahme) diejenigen Qualitäts- und Fachstandards erfüllt, die auch vergleichbare andere zeitgleich fertiggestellte und abgenommene Bauwerke erfüllen. Das Werk müsse dabei dem Stand der allgemein anerkannten Regeln der Technik zum Zeitpunkt der Abnahme entsprechen. Allein die Abweichung von den allgemein anerkannten Regeln der Technik würde einen Mangel darstellen.

    Nun wurde bereits ausgeführt, dass Unterbögen den allgemein anerkannten Regeln der Technik widersprechen. Demnach wären Unterbögen als Mängel anzusehen. Doch ist das nicht so einfach. Denn es gibt zu berücksichtigende Bautoleranzen. Jedoch sind nirgendwo Toleranzen für Unterbögen definiert als im o.a. „Bildreferenzkatalog – Private Abwasserleitungen“. Doch dieser war eigentlich für „alte“ Rohrleitungen gedacht. Gelten nun für neue Rohrleitungen dieselben „Toleranzen“ wie für alte Rohrleitungen?

    Was sagen die Gerichte?

    Zum o.a. Problem lässt sich das bereits erwähnte Urteil des Landgerichts Landau in der Pfalz vom 09.01.2018 – 2 O 178/14 – aus. Hier ging es um einen Unterbogen in einer neuen Rohrleitung, der einen Wasserstand von 10 % verursachte. Einen solchen Unterbogen sah das Gericht nicht als Mangel an, da einerseits ausweislich des Bildreferenzkataloges Wasserstände bis zu 30 % nicht bedenklich seien. Andererseits vertrat das Gericht die Sichtweise dahingehend, dass man die Gefahr einer Verstopfung nicht vorhersagen könne. Ins selbe Horn bläst diesbezüglich auch das Verwaltungsgericht Düsseldorf im Urteil vom 01.12.2014 – 5 K 6952/13. Hier heißt es, dass selbst wenn ein Verstoß gegen die Regeln der Technik vorliegen würde (hier konkret in Bezug auf die Verlegung von Abwasserleitungen gemäß der DIN 1610), sich hieraus keine konkrete Aussicht auf eine vorzeitige Sanierungsbedürftigkeit ergäbe. Es sei nicht mit der erforderlichen Sicherheit absehbar, ob die gewählte Bauausführung tatsächlich zu späteren Schäden führen würde.

    Es kommt auch auf die Umstände an

    Die Gerichte haben Recht: Die Existenz eines Unterbogens führt tatsächlich nicht automatisch zu einer Verstopfung oder zu Betriebsproblemen. Es kommt zum Beispiel auch immer darauf an, ob eine Entwässerungsanlage bestimmungsgemäß betrieben wird. Bei reinen Schmutzwasserleitungen zählt hierzu die Art der Feststoffe, die eingeleitet werden. Bestimmungsgemäß „dürfen“ nämlich als Feststoffe nur Fäkalien und Toilettenpapier zum Schmutzwasser gegeben werden. Hiermit ist auch bei schwach ausgeprägten Unterbögen nicht mit Problemen zu rechnen, zumal auch die von WC-Spülungen ausgehenden Spülstöße für ausreichende Spüleffekte sorgen. Werden jedoch andere Stoffe eingeleitet wie Binden, Essensreste, Feuchttücher oder sogar Katzenstreu (alles erlebt), dann besteht natürlich Verstopfungsgefahr (übrigens nicht nur bei der Existenz von Unterbögen). Auch ist in eine Bewertung mit einzubeziehen, ob sich der Unterbogen in einer Rohrleitung befindet, in der beispielsweise nur Regenwasser transportiert wird. Regenwasser zählt zu den Abwässern, die als weitgehend feststofffrei gelten. Aber auch hier gilt: bestimmungsgemäßer Gebrauch! Wer seine Dachrinnen nicht regelmäßig säubert, darf sich nicht wundern, wenn in seinem Regenwasser Feststoffe wie zum Beispiel Blätter von Bäumen mitgeführt werden.

    Die sachverständige Bewertung

    Ob Unterbögen Mängel oder Schäden darstellen und ob sie zu beseitigen sind, ist immer im Einzelfall zu entscheiden. Auch wenn es Bautoleranzen gibt, so kommt es auch darauf an, ob sich ein Unterbogen vielleicht schon schädlich ausgewirkt hat, zum Beispiel indem sich Ablagerungen oder sogar Verstopfungen gebildet haben. Zudem ist zu berücksichtigen, welche Arten von Abwässern in der vom Unterbogen betroffenen Rohrleitung transportiert werden. Darüber hinaus stellt sich immer die Frage, ob ein Unterbogen, der beispielsweise als ein mittelgroßer Schaden einzustufen ist, nicht schon jetzt beseitigt werden soll und nicht erst in 10 Jahren. Denn zu beseitigen ist er ja in jedem Fall.

    Was sagt die DIN 1986-30?

    In der DIN 1986-30 („Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke – Teil 30: Instandhaltung“) wird davon gesprochen, dass bei Unterbögen, die sich außerhalb von Gebäuden „zwischen Schächten mit offenem Durchfluss und Lüftungsöffnungen in den Schachtabdeckungen“ befinden, „im Einzelfall zu prüfen (ist), ob durch häufigeres Reinigen der Leitung der Betrieb aufrechterhalten werden kann oder die Sanierung in einem kürzerem Zeitraum“ zu erfolgen hat. Unabhängig davon, dass zudem zu prüfen wäre, welches Ausmaß eines „häufigeren Reinigens“ zumutbar ist und gegebenenfalls einen Schaden darstellt, deutet die Notwendigkeit, häufiger reinigen zu müssen, darauf hin, dass sich der betreffende Unterbogen bereits schädlich ausgewirkt hat (siehe oben). Denn durch eine Reinigung beseitigt man schließlich Ablagerungen. Die DIN 1986-30 eröffnet damit die Option, eine Sanierung früher stattfinden zu lassen als im „Bildreferenzkatalog – Private Abwasserleitungen“ (der ja übrigens auch mit auf der DIN 1986-30 basiert) angegeben.

    Wie sind Unterbögen zu beseitigen?

    Beseitigung eines Unterbogens in offener Bauweise

    Das Tragische an Unterbögen ist, dass sie nur auf eine Weise beseitigt werden können: durch Freilegung, das heißt durch offene Bauweise und entsprechende Korrektur des Gefälles oder sogar durch Neuverlegung der Rohrleitung. Somit ist die Beseitigung eines Unterbogens immer sehr aufwändig. Denn die Rohrleitungen, um die es hier geht, sind in der Regel so genannte „Grundleitungen“. Das heißt, dass sie untererdig verlegt und auch oftmals überbaut sind. Zum großen Teil liegen die Rohrleitungen unterhalb von Gebäuden, das heißt unterhalb der Kellersohlen. In diesen Fällen ist jeweils der Kellerboden zu öffnen.

    Eine Alternative ist, eine vom Unterbogen betroffene Rohrleitung aufzugeben und die Entwässerungsanlage neu zu gestalten bzw. neu zu konzipieren. Dies ist in vielen Fällen aber auch nicht gerade unaufwändig.

    Oftmals werden übrigens zur Rohrsanierung Inlinerverfahren angeboten. Aber Vorsicht: mit einem Inliner werden keine Unterbögen beseitigt!