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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
_____________________________________________________
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