4. November 2021

Für fäkalienhaltiges Abwasser sind nur Rückstauverschlüsse des Typs 3 geeignet

Zunehmende Starkregenereignisse und mögliche Störungen im Kanalnetz erfordern die Absicherung von Gebäude- und Grundstücksentwässerungsanlagen gegen Rückstau. Neben automatisch arbeitenden Abwasserhebeanlagen können gemäß der Norm DIN EN 12056-4 [1] Rückstauverschlüsse (RSV) zum Schutz vor zurückdrückendem Wasser eingesetzt werden. Wesentliche Voraussetzung für einen sicheren Betrieb ist die Auswahl des geeigneten Rückstauverschlusses.

Gemäß der Produktnorm DIN EN 13564-1 stehen sechs Typen zur Auswahl [2]. Deren geeigneten Einsatzbereiche werden aber weder in der europäischen Systemnorm (DIN EN 12056-4) noch in der Produktnorm (DIN EN 13564-1) beschrieben. Daraus resultierend sind in der DIN 1986-100 [3] Zusatzregelungen entstanden.

Für fäkalienhaltiges Abwasser erlauben die Normen ausschließlich den RSV-Typ 3. Aus Kostengründen oder Unkenntnis wird aber häufig der RSV-Typ 2 mit Pendelklappen verwendet. Im Rahmen einer Bachelorarbeit an der FH Münster wurden die Auswirkungen und die Risiken der nicht normgerechten Verwendung des RSV-Typs 2 bei angeschlossenem WC anhand eines Versuchsstandes untersucht.

Unterschiede der Rückstauverschlusse Typ 2 und 3

Der maßgebliche Unterschied zwischen Typ 2 und 3 ist, wie in Bild 1 dargestellt, einerseits die Stellung der Klappen während des Betriebs sowie andererseits deren Verschlussmechanismus. Die mechanischen Pendelklappen (Typ 2) sind permanent durch die Einwirkung der Schwerkraft geschlossen. Ausschließlich bei Abwasserzulauf werden die Klappen kurzzeitig durch das fließende Abwasser minimal geöffnet.

Im Gegensatz zu Typ 2 werden die Klappen bei einem RSV-Typ 3 mit Hilfsenergie (Elektromotor) angetrieben. Diese sind im Normalbetrieb dauerhaft geöffnet und schließen selbständig bei Detektieren von Rückstau mittels eingebauter Sonde. Die geschlossene Stellung muss nach DIN EN 13564-1 entweder akustisch oder optisch angezeigt werden [2]. Infolgedessen wird der Betreiber, anders als bei dem Typ 2, über den Rückstau informiert.

Experimentelle Untersuchung

Der in Bild 2 dargestellte Prüfstand wurde nach den Vorgaben der europäischen Norm DIN EN 13564-2 errichtet [4]. Dieser dient der Durchführung der normativ vorgeschriebenen Funktionsprüfungen von Rückstauverschlüssen. Ziel der Arbeit war die Ermittlung der Praxistauglichkeit von Rückstauverschlüssen des Typs 2 und 3 für fäkalienhaltiges Abwasser.

Zur Beantwortung der Fragestellung kam eine seit Jahren bewährte Normprüfung zur Anwendung, welche die Belastung mit Feuchte- oder Toilettentüchern nachstellt. Die Prüfung wurde für Rückstauverschlüsse des Typs 3 und 2 durchgeführt, die bei eingelegten Textilkörpern eine ausreichende Dichtheit gewährleisten müssen. Nach ersten negativen Ergebnissen wurden die Testparameter bezüglich Anzahl, Breite oder Rückstaugeschwindigkeit reduziert, um gegebenenfalls einen eingeschränkten Einsatzbereich rechtfertigen zu können. In einer weiteren Untersuchung kamen sogenannten Fäkalienersatzprüfkörper zum Einsatz, um die Auswirkung der typischen Inhaltsstoff e aus einer WC-Anlage auf das Verschlusssystem zu simulieren.

Insgesamt wurden 17 Messungen mit vier Messreihen und jeweils 6 Prüfzyklen mit den genannten Variationen der Parameter durchgeführt. In der ersten Messreihe wurden vier Rückstauverschlüsse verschiedener Hersteller (A, B, C, D) des Typs 2 sowie zwei Rückstauverschlüsse des Typs 3 der Hersteller B und C gemäß den normativen Anforderungen getestet. Insgesamt wiesen die getesteten Rückstauverschlüsse des Typs 3 untereinander deckungsgleiche Gesamtergebnisse auf. Die Rückstauverschlüsse des Typs 3 hatten die Prüfungen bestanden. Exemplarisch ist in Tabelle 1 das Ergebnis der Messung 6 für den Rückstauverschluss von Hersteller B dargestellt.

Im Gegensatz dazu konnten alle Rückstauverschlüsse des Typs 2 den Anforderungen nicht gerecht werden. In der zweiten Messreihe wurde die Textileinlage, die während der Prüfung in dem Rückstauverschluss positioniert war, verändert. Anstatt der in der DIN EN 13564-2 geforderten vier Textilstücke wurden nur zwei verwendet. Die Messreihe wurde an den vier Rückstauverschlüssen des Typs 2 durchgeführt. Trotz halbierter Einlagendicke konnte kein Rückstauverschluss die Anforderungen aus der Norm erfüllen, wie die Messung Nr. 8 in der Tabelle 2 belegt.

In der dritten Messreihe, die ebenfalls an den vier Rückstauverschlüssen des Typs 2 durchgeführt wurde, erfolgte eine weitere Reduktion der Anzahl der Textileinlagen. Es wurde jeweils ein Textilstück in den Rückstauverschlüssen positioniert. Bei dieser Messreihe konnten zwei der vier Rückstauverschlüsse die Anforderungen erfüllen.

In der vierten Messreihe wurde an einem Rückstauverschluss Typ 2 weitere praxisnahe Störvariablen untersucht. Zum einen wurde das Absperrventil schneller geöffnet (innerhalb von 5 Sekunden statt 60 Sekunden wie in der Norm DIN EN 13564-2 gefordert) und zum anderen wurde die Breite der Textileinlage halbiert (5 cm statt 10 cm). Abschließend wurden beide Störvariablen zusammen angewendet. Bei keiner der drei Messungen konnten die Rückstauverschlüsse die Anforderungen der Norm erfüllen.

In einer weiteren Messreihe wurde das Verhalten bei einer WC-Spülung mit typischen Feststoffen simuliert. In einer ersten Prüfung wurde zum Fäkalienersatzprüfkörper jeweils Toilettenpapier oder Feuchttücher als typische Feststoffe zugegeben. In der zweiten Prüfung wurden ausschließlich Fäkalienersatzprüfkörper verwendet.

In beiden Prüfungen ergaben sich beim ersten Spülvorgang Ablagerungen im Bereich der Klappen des Typs 2, die auch bei mehrmaligen Spülvorgängen nicht freigespült werden konnten. Infolgedessen ist ein sicheres Verschließen der Ruckstauverschlüsse nicht gegeben. Das bedeutet für den Praxisbetrieb, dass die Rückstauverschlüsse des Typs 2 beim normalen Gebrauch eines angeschlossenen WCs zu Verstopfungen neigen. Das führt zu Störungen der Entwässerungsanlage, die einen zusätzlichen Wartungsaufwand zur Folge haben.

Fazit

Die Ergebnisse der Messreihen belegen, dass Rückstauverschlüsse vom Typ 2 bei fäkalienhaltigem Abwasser den sicheren Betrieb nicht gewährleisten können. Bereits bei geringen Anforderungen konnten sie keinen Schutz vor zurückdrückendem Wasser bieten. Es wurde nachgewiesen, dass die im Betriebszustand geschlossenen Klappen das Risiko der Verstopfung erhöhen. Einzig die Rückstauverschlüsse des Typs 3 erfüllten alle normativen Anforderungen und bestanden die Messungen. Bei fäkalienhaltigem Abwasser können nur die Rückstauverschlüsse vom Typ 3 einen sicheren Betrieb gewährleisten. Die Verwendung von Rückstauverschlüssen vom Typ 2 birgt ein hohes Risiko.

Literatur:

[1] DIN EN 12056-4: Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von Gebäuden – Teil 4: Abwasseranlagen – Planung und Bemessung

[2] D IN EN 13564-1: Rückstauverschlüsse für Gebäude – Teil 1: Anforderungen

[3] D IN 1986-100: Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke – Teil 100: Bestimmung in Verbindung mit DIN EN 752 und DIN EN 12056

[4] DIN EN 13564-2: Rückstauverschlüsse für Gebäude – Teil 2: Prüfverfahren

Autoren: Michael Steinkamp B.Eng., Projektingenieur bei Pohlkamp & Osthues Beratende Ingenieure PartG mbB Prof. Dr.-Ing. Carsten Bäcker, FH Münster – Fachbereich Energie, Gebäude, Umwelt Bernd Harker B.Eng., Wissenschaftlicher Mitarbeiter/Projektingenieur, FH Münster – Fachbereich Energie, Gebäude, Umwelt

Bilder: Bachelorarbeit Michael Steinkamp, FH Münster 2020