Kanalisation und RegenentlastungsbauwerkeKanalisation und Regenentlastungsbauwerke

Präsentation: Yuriy Rogalski Matr.Nr: 28239374

Ingenieurhydrologie SS 2010 Uni Kassel ( Dozent: Prof. Dr. M. Koch )

Überblick

Kanalisation Definition

Entwicklung

Kanalbauwerke

Kanäle / Rohrmaterialien / Querschnitte

Schächte

Entwässerungsverfahren/ Entwässerungssysteme

Reinigung

Kosten

Regenentlastungsbauwerke

Regenüberlaufbecken

Regenrückhaltebecken

Definition Kanalisation

Anlage zur Sammlung und Ableitung von Schmutzwasser, Regen- und Schmelzwasser

Kanalnetz, Absperr- und mechanische Reinigungsanlagen

Abwasser zu Kläranlagen transportiert

Entwicklung

Mit der Bildung von Siedlungen entstanden Probleme durch Abfälle, Abwässer und Überflutungen

Die Entsorgung war ein Hauptgrund für die Entstehung von Siedlungen an Bächen und Flüssen

Um Flut- und Regenwasser schnell ableiten zu können, entwickelten sich - vor allem in dichten Siedlungen - erste Kanalisationen

Kanalbauwerke

Kanalbauwerke sind Rohrleitungen, Schächte und Sonderbauwerke

Sie müssen einer Reihe von Anforderungen genügen:

- dicht gegen inneren und äußeren Wasserdruck

- standfest gegen innere und äußere Belastungen

- beständig gegen Angriffe aus der Abwasserzusammensetzung

- wurzelfeste Rohrleitungen

Kanäle

weisen ein Gefälle von 0,1 bis 2 % auf

nur in Ausnahmefällen komplett mit Abwässern gefüllt

Ist das Rohrgefälle zu gering oder es sind Steigungen zu überwinden, müssen zusätzliche Pumpenanlagen vorgesehen werden

Zwischen längeren Rohrabschnitten liegen Kontrollschächte

um lange Kanäle zu vermeiden, werden dezentrale Kleinkläranlagen angewandt

Lebensdauer von Kanälen: 50 Jahre

Schächte

Schächte dienen zur Be- und Entlüftung, Kontrolle und Wartung

Richtungsänderung maximal 100 gon

Anordnung von Schächten bei jeder Änderung von Richtung, Gefälle und Querschnitt

Die natürliche Entlüftung erfolgt aufgrund von Druckunterschieden und der Sogwirkung des Wassers

Die Emissionen sind nicht kontrollierbar

RohrmaterialienDie in der öffentlichen Abwasserableitung eingesetzten Rohrmaterialien sind zu etwa

48 % Betonrohre

44 % Steinzeugrohre

5 % Kunststoffrohre

2 % Guß- / Stahlrohre

<1 % Faserzementrohre

Rohrmaterialien

Foto: FEM Analyse Spannungsriss

Rohrmaterialien weisen bestimmte dem Einsatzzweck zugeordnete Eigenschaften auf Biegezugfestigkeit, Druckfestigkeit, Wasserdichtigkeit, geringe Wandrauhigkeit, Abriebfestigkeit und

MaßgenauigkeitBiegesteife Rohre reißen bei Überbelastung und gehen zu Bruch, biegeweiche Rohre erleiden Deformationen

Querschnitte

Gedrückter Querschnitt, oft bei großen Abflüssen und beengten Höhenverhältnissen

Statisch günstiger Querschnitt,

aber vor allem bei Teilfüllung nur geringe Wasserspiegelhöhe und damit Ablagerungsgefahr

Sie sind bei schwankenden Abflussmengen vorteilhaft

da der Trockenwetterabfluss eine größere Schwimmtiefe aufweist

Dadurch wird die Gefahr von Ablagerungen vermindert

Eiquerschnitt Maulquerschnitt

Entwässerungsverfahren

erfasst aus den Siedlungsabwässer von Haushalten und Kleingewerbe und zum großen Teil die Niederschlagsabwässer

Zum Teil gelangen auch Industrieabwässer in die Kanalisation

Industrieabwässer werden meistens in firmeneigenen Kläranlagen vorgeklärt

Wegen der speziellen Verunreinigung durch Mineralöle, Salze oder andere Chemikalien ergeben sich besondere Reinigungsanforderungen, bevor sie in öffentliche Systeme eingeleitet werden dürfen

Fotos eines Absetzzyklon

Entwässerungssysteme

Mischsystem (Mischkanalisation)

Schmutz- und Regenwasser werden gemeinsam gesammelt und abgeleitet

große Rohrquerschnitte aufgrund hoher Spitzenabflüsse

Mischwasserentlastungsanlagen sind notwendig

Weitgehende Anforderung an Emissionen des Trennsystems erfüllen

Trennsystem (Trennkanalisation)

Schmutz- und Niederschlagsabwässer in einem separaten Kanal abgeführt

Vorteile : Kanal leichter zu reinigen

Nachteile: hohe Baukosten durch doppeltes Kanalrohrnetz

Regenwasser wird meistens direkt in Gewässer eingeleitet

Beispiel: Bemessung der Mischwasserentlastungen

VQr * Cm – VQe * Ce

η = ______________________________________ * 100 e = 100 - η

VQr * Cm

Der Mindestwirkungsgrad bezieht sich auf die bei Niederschlagsereignissen im gesamten

Einzugsgebiet einer Mischkanalisation abfließenden Frachten der Inhaltsstoffe des

Mischwassers

Legende:

e Entlastungsrate

η Mindestwirkungsgrad (%)

VQr Summe der Regenabflussmengen eines Jahres (m³/a)

VQe Summe der entlasteten Mischwassermengen eines Jahres (m³/a)

Cm Konzentration im Mischwasserabfluss (mg/l)

Ce Konzentration im entlasteten Mischwasserabfluss (mg/l)

Entwässerungssysteme

In Deutschland werden bis heute etwa 60 % der Siedlungsgebiete aller Einwohner mit der Mischkanalisation entwässert

Beim Neubau wird vor allem in Wohngebieten meistens die Trennkanalisation verwandt

Wandel der Entwässerungskonzeption

Von der ableitungsorientierten Sicht und im Sinne einer wirtschaftlichen und ökologischen Sichtweise

gewinnt die dezentrale Regenwasserversickerung vor Ort zunehmend an Bedeutung

Reinigung

Die Fliessgeschwindigkeit des Abwassers ist zu klein um Feststoffe aus oder im Kanal vorwärts zu spülen → maschinelle Reinigung

Ersetzen einer Abwasserleitung kostet meistens sehr viel Geld, daher lohnt sich eine regelmäßige Reinigung

Hochdruckpumpe, diese erzeugt den nötigen Druck und die nötige Wassermenge

Schlauch, er „transportiert“ das Wasser von der Pumpe zur Düse

Düse, welche auf die Hochdruckpumpe abgestimmt sein muss

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Wasserrecyclingsystem hat man ein Saug- und Spülfahrzeug in einem

gefiltertes Wasser wird der Hochdruckpumpe wieder zur Verfügung gestellt

bereits „verbrauchtes“ Wasser kann mehrfach wieder verwendet werden

Kosten

Das Mischverfahren

verursacht normalerweise geringere Baukosten für den Leitungsbau als das Trennverfahren, da nur ein Kanal notwendig ist

Kläranlagen und Pumpstationen jedoch sind für große Wassermengen zu bemessen und werden damit baulich und betrieblich teuer

Das Trennverfahren

hat den Vorzug der kleineren Kläranlagen und Pumpstationen mit entsprechend niedrigeren Bau- und Betriebskosten.

Preislich liegen daher beide Systeme in etwa gleich auf

Wasserkosten Durchschnitt

Im Durchschnitt der größeren deutschen Städte bezahlt eine allein lebende Person 151 € im Jahr für Wasser

Regenentlastungsbauwerke

Ein Regenentlastungsbauwerk ist eine Einrichtung in einem Mischsystem oder einer Kläranlage, die das System hydraulisch entlastet.

Speicherbecken bzw. Fangbecken

Regenüberläufe

Regenrückhaltebecken

Regenüberlaufbecken

Regenklärbecken

Durchlaufbecken

Stauraumkanäle

Das Kanalisationsnetz kann nicht auf das Ableiten der gesamten anfallenden Schmutz- und Regenabwässer dimensioniert werden. Daher müssen Entlastungsbauwerke erstellt werden.

Regenrückhaltebecken

besitzen einen gedrosselten Ablauf in das Kanalnetz

auch in den Vorfluter wenn dieser die einzuleitenden Abflüsse nicht schadlos abführen kann

Die Verminderung des in der Zeiteinheit abfließenden Wassers wird durch Speicherung und damit Abflussverzögerung (Retention) erreicht

Sie sollten wenn nötig, nur einen Notüberlauf besitzen

Regenüberlaufbecken

Entlastungsbauwerk für Mischsysteme mit vorgeschaltetem Speichervolumen

Becken besitzen einen Beckenablauf und einen oder mehrere Überläufe

entweder als so genannte Durchlaufbecken oder auch als Fangbecken genutzt

Beckeninhalt mit den zurückgehaltenen, abgesetzten Stoffen wird der Kläranlage zugeführt

Die Regenabwässer werden grob geklärt dem Vorfluter zugeführt

Problem ist das große Volumen, welches ein derartiges Becken aufweisen muss, um die genannten Ziele zu realisieren

Welcher Nutzen wird dadurch erreicht?

Regenrückhaltebecken/Regenüberlaufbecken

zur Kosteneinsparung bei Neubau von Kanalnetzen

bei Anschluss von Neubaugebieten an vorhandene Kanalnetze

zur Sanierung überlasteter Kanalnetze

und zum Schutz des Vorfluters

Vielen Dank

für ihre Aufmerksamkeit!Quellen:

http://wapedia.mobi/de/Kanalisation

http://www.klaerwerk-online.de/gkw_kanalbauwerke.php

http://www.wau.boku.ac.at/fileadmin/_/H81/H811/Skripten/811352/811352_03_SO.pdf

http://www.energiesparen-im-haushalt.de/energie/tipps-zum-energiesparen/hoher-wasserverbrauch/wasser-kosten-preis-deutschland.html