Kanalisation und Regenentlastungsbauwerke

Präsentation zum Thema: "Kanalisation und Regenentlastungsbauwerke"—  Präsentation transkript:

1 Kanalisation und Regenentlastungsbauwerke
Präsentation: Yuriy Rogalski Matr.Nr: Ingenieurhydrologie SS 2010 Uni Kassel ( Dozent: Prof. Dr. M. Koch )

2 Überblick Kanalisation Definition Entwicklung Kanalbauwerke
Kanäle / Rohrmaterialien / Querschnitte Schächte Entwässerungsverfahren/ Entwässerungssysteme Reinigung Kosten Regenentlastungsbauwerke Regenüberlaufbecken Regenrückhaltebecken

3 Definition Kanalisation
Anlage zur Sammlung und Ableitung von Schmutzwasser, Regen- und Schmelzwasser Kanalnetz, Absperr- und mechanische Reinigungsanlagen Abwasser zu Kläranlagen transportiert

4 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

5 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

6 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

7 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

8 Rohrmaterialien Die in der öffentlichen Abwasserableitung eingesetzten Rohrmaterialien sind zu etwa 48 % Betonrohre 44 % Steinzeugrohre 5 % Kunststoffrohre 2 % Guß- / Stahlrohre <1 % Faserzementrohre

9 Rohrmaterialien Foto: FEM Analyse Spannungsriss
Rohrmaterialien weisen bestimmte dem Einsatzzweck zugeordnete Eigenschaften auf Biegezugfestigkeit, Druckfestigkeit, Wasserdichtigkeit, geringe Wandrauhigkeit, Abriebfestigkeit und Maßgenauigkeit Biegesteife Rohre reißen bei Überbelastung und gehen zu Bruch, biegeweiche Rohre erleiden Deformationen Foto: FEM Analyse Spannungsriss

10 Querschnitte Sie sind bei schwankenden Abflussmengen vorteilhaft
da der Trockenwetterabfluss eine größere Schwimmtiefe aufweist Dadurch wird die Gefahr von Ablagerungen vermindert Gedrückter Querschnitt, oft bei großen Abflüssen und beengten Höhenverhältnissen Statisch günstiger Querschnitt, aber vor allem bei Teilfüllung nur geringe Wasserspiegelhöhe und damit Ablagerungsgefahr Eiquerschnitt Maulquerschnitt

11 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

12 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

13 Beispiel: Bemessung der Mischwasserentlastungen
VQr * Cm – VQe * Ce η = ______________________________________ * e = 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)

14 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

15 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

16 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

17 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.

18 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

19 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

20 Regenrückhaltebecken/Regenüberlaufbecken
zur Kosteneinsparung bei Neubau von Kanalnetzen bei Anschluss von Neubaugebieten an vorhandene Kanalnetze zur Sanierung überlasteter Kanalnetze und zum Schutz des Vorfluters Welcher Nutzen wird dadurch erreicht?

21 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit!
Quellen: wasserverbrauch/wasser-kosten-preis-deutschland.html