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Regenrückhaltebecken Die Erfindung betrifft ein Regenrückhaltebecken
mit einem der Kreisform angen~aherten Grundriß und mit senkrechter Achse, mit einem
tangential in das Bekken einmündenden Mischwasserzulauf, mit einem zu einer Kläranlage
führenden Schmutzwasserablauf und mit einer von der Beckenwand ausgehend gegen die
Achse des Bekkens geneigten Bodenzone.
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Bei der Stadtentwässerung wird Schmutzwasser und Regenwasser in einem
einzigen Leitungsnetz abgeleitet.
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Da Jedoch bei Regen eine erste, stark verschmutzte Flutwelle auftritt,
welche im Kanalnetz eine erhebliche Spfllwirkung hervorruft und eine erhöhte Anreicherung
des Abwassers mit Schmutzteilen bewirkt, ist es üblich, Regenrückhaltebecken der
eingangs beschriebenen Art vorzusehen. Diese vermDgen den ersten, stark verschmutzten
Niscnwasseranfall zu speichern, so daß dieser verzögert zu einer nacageschalteten
Kläranlage abgegeben werden kann. Beim Betrieb solcher Becken können Schwierigkeiten
bei der Beseitigung des sich auf der Beckensohle absetzenden Schlammes auftreten,
wenn
zwischen dem Regenrückhaltebecken und der Kläranlage nur ein geringes Gefälle vorhanden
ist und demzufolge der Beckenboden nicht mit einem ausreichend starken Gefälle versehen
werden kann.
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Um in einem solchen Falle eine selbsttätige Reinigung des Beckens
zu gewährleisten, wenn der Beckenboden flach ausgebildet ist, haben die eingangs
beschriebenen, aus der DT-PS 1 945 922 bekannten Regenwasserbecken einen tangentialen
Mischwasserzulauf, während der Schmutzwasserablauf im MittCpunkt der Beckensohle
angeordnet ist. Bei diesem Regenrückhaltebecken soll unter Ausnutzung der kinetischen
Energie des tangential zuströmenden Regen- oder Mischwassers eine Kreisströmung
erzeugt werden, mit welcher Schmutzablagerungen auf der Beckensohle abgespült und
dem zentral angeordneten Schmutzwasserablauf zugeführt werden. Da Jedoch die Geschwindigkeit
der Kreisstromung zum Beckenmittelpunkt hin abnimmt und in der Beckenachse sowie
in der Nähe der Achse Null bzw. praktisch Null ist und da außerdem die in die Kläranlage
ablaufende Wassermenge nur einen Bruchteil der zulaufenden Regen-oder Mischwassermenge
beträgt, ist die Spülwirkung so gering, daß Schlammablagerungen in der åhe der Beckenachse
auf der Bodenfläche nicht vermieden werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Regenrückhaltebecken
der eingangs beschriebenen Art den Beckenboden so zu gestalten und den Schmutzwasserablauf
derart anzuordnen, daß sich eine wesentlich verbesserte Spülwirkung ergibt und Schlammablagerungen
verhindert werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß
im Zentrum des Bodens ein zur Beckenachse konzentrischer, sich nach oben verjüngender
StrDmungsumlenickörper vorgesehen ist und daß im Ubergangsbereich von der Bodenzone
zum unteren Rand des Umlenkkörpers eine ringförmig ausgebildete Spülrinne angeordnet
ist, an welcher der Schmutzwasserablauf angeschlossen ist.
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Beim tangentiellen Zustrom von Regenwasser in das Regenrückhaltebecken
und im weiteren Verlaufe des Füllvorganges entsteht in dem Regenrückhaltebecken
eine Kreisströmung um die senkrecht stehende Achse des Beckens, die dazu führt,
daß der Wasserspiegel von der Beckenachse gegen den Beckenrand hin ansteigt. In
der in unmittelbarer Nachbarschaft des Beckenrandes liegenden Außenzone entsteht
hierbei ein relativer ueberdruck, der eine Querströmung entlang der Beckensohle
in Richtung auf die Beckenachse bewirkt. Diese Querströmung wird in der Nähe der
Beckenachse umgelenkt und steigt dann zur Oberfläche des Wasserspiegels auf.
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Durch den erfindungsgemäßen Einbau eines Strömungsumlenkkörpers, der
sich nach oben verjüngt und zur Beckenachse konzentrisch angeordnet ist und bei
einer bevorzugten Ausführungsform als Kegel ausgebildet ist, wird eine beträchtliche
Verringerung der Energieverluste der Querströmung erzielt. Die auf die Beckenachse
gerichtete Querströmung, welche entlang des Beckenbodens verläuft, wird in der Nähe
der Beckenachse verlustarm zu einer aufsteigenden Strömung umgelenkt. Die kinetische
Energie der Querströmung, welche als Spülkraft die oben
erwähnten
Schlammablagerungen verhindern soll, kann somit wesentlich wirkungsvoller ausgenutzt
werden.
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Dabei gelangen alle Schmutzablagerungen, die infolge der Spülkraft
der Querströmung zur Beckenachse hin getragen werden, soweit in den Bereich der
Spülrinne, daß sie von dort über den Schmutzwasserablauf leicht ausgetragen werden
können.
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Wird die horizontal fließende Qi#rströmung, welche aufgrund ihrer
SchleppkrKt auf der Beckensohle abgelagerte Schmutzstoffe mitführt, aus der Eaizontalrichtung
in eine aufsteigende Strömung umgelenkt, so werden alle Schmutzstoffe, deren Eigengewicht
größer als die auSwärts gerichtete Strömungsenergie ist, abgelagert.
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Wie anhand von praktischen Beobachtungen festgestellt werden konnte,
nimmt bei einem erfindungsgemäßen Regenrückhaltebecken die Geschwindigkeitsverteilung
der Soll-Geschwindigkeit vom Beckenrand zur Beckenachse gesehen nicht linear, wie
bei den bekannten, mit einem zentralen Schmutzwasserablauf ausgerüsteten Rückhalte
-becken ab; vielmehr fällt die Soll-Geschwindigkeit vom Beckenrand zur Beckenachse
hin bis etwa in die Nähe der Spüirinne nur langsam ab und sinkt von dort schnell
gegen Null mit zunehmender Annäherung an die Beckenachse ab. Da in diesem Bereich
die Basis des Strömungsumlenkkörpers und die Spülrinne mit dem an ihr angeschbssenen
Schmutzwasserablauf angeordnet ist, gelangen die von der Querströmung vom Beckenrand
zur Beckenachse geschleppten Schmutzstoffe in Bereich der Umlenkung von der Quer-Strömung
in eine aufwärts gerichbte Strömung bevorzugt zur Ablagerung und können dann mit
dem ablaufenden Schmutzwasser ausgetragen werden. Im Bereich der Basis
des
Umlenkkörpers ist die Kreisströmungsenergie der anstehenden Kreisströmung noch so
groß, daß alle in diesem Bereich in unmittelbarer Nähe der Spülrinne abgelagerten
Schmutzstoffe infolge der hier relativ großen Kreisströ.mungsenergie in die Spülrinne
gelangen und von dort zum Schmutzwasserablauf befördert werden können.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher
beschrieben und erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind.
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Es zeigen: Fig. 1 ein erstes Regenrückhaltebecken im Grundriß und
Fig. 2 in einem vertikal geführten Querschnitt, Fig. 3 ein zweites Regenrückhaltebecken
im Grundriß und Fig. 4 ein drittes Regenrückhaltebecken, ebenfalls in seinem Grundriß.
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Das Regenrückhaltebecken 1 nach den Fig. 1 und 2 hat einen kxisförmigen
Grundriß und weist eine in Fig. 2 mit einer strichpunktierten Linie in Fig. 2 angedeutete
senkrechte Achse 2 auf, zu welcher die Beckenwand 3 rotationssymmetrisch ausgtildet
ist. Als Mischwasserzulauf 4 dienen vier übereinander und über die Hohe des Beckens
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in annähernd gleichmäßigen Abständen verteilt angeordnete Zulaufleitungen
41 bis 44, die in das Becken 1 tangential einmUnden. Das anfallende Regenwasser
und das Mischwasser, welches aus einem Gebiet mit nicht dargestellter Mischkanalisation
über einen Kanal 5 herangeführt wird, gelangt zunächst in einen Uberlaufbehälter
6, von welchem aus dieJenigen Wassermengen, die im Regenrückhaltebecken 1 nicht
sogleich aufgenommen und gespeichert werden können über einen mit Pfeilen 7 angedeuteten
Überlauf in ein Uberlauf- Ableitungsrohr 8 abgeführt werden.
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Durch den Überlauf 7 wird sichergestellt, daß das bei starken Regenfällen,
beispielsweise bei Gewitter, in erheblicher Menge und stoßartig anfallende, einen
erheblichen Schmutzanteil mit sich führende Wasser über den in Fig. 2 bei 9 angedeuteten
Wasserspiegel hinaus nicht ansteigen kann. Durch den mitgeführten Schmutzanteil
ergeben sich Schwierigkeiten, weil sich dieser als Schlamm während der Verweilzeit
des Wassers im Becken 1 an der Bodenzone absetzt und weil wegen der angestrebten
Speicherwirkung des Regenrückhalte beckens nur ein Bruchteil des stoßweise zulaufenden
Regenwassers über einen bei 11 angedeuteten Schmutzwasseablauf zu einer nicht dargestellten
Kläranlage weitergeleitet werden kann. Diese Schwierigkeiten sind dsonders dann
erheblich, wenn fUr den Schmutzwasserablauf 11 und für das vom Uberlaufbehälter
6 wegführende Ableitungsrohr-nur geringes Gefälle zur Verfügung steht und wenn wegen
des angestrebten, möglichst großen Speichervolumens die Neigung des Beckenbodens
12 gegen den Schmutzwasserablauf 11 nur klein gewählt werden kann.
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Um trotzdem eine gute Spülwirkung im Bereich der Beckensohle 12 zu
erreichen und Schlammablagerungen zu verhindern, ist im Zentrum des Beckenbodens
12 ein zur Beckenachse 2 konzentrischer Strömungsumlenkkörper 14 vorgesehen, der
sich nach oben verJüngt und als Kegel ausgebildet ist. Außerdem ist zwischen den
von der Beckenwand 3 ausgehenden und aus den obengenannten Grün~ den nur schwach
gegen die Beckenachse 2 geneigten Boden-Ringzone 15 und dem Strömungsumlenkkegel
14 eine ringförmig ausgebildete Spülrinne 16 angeordnet, in welche der Mantel des
Umlenkkegels 16 an seiner Basis übergeht. Ferner ist die Schmutzwasser-Ablaufleitung
11 an diese Spülrinne derart angeschlossen, daß sich im Grundriß gemäß Fig. 1 ein
tangentialer Ablauf von der Spülrinne 16 ergibt.
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Beim Zustrom des Mischwassers in das im Grundriß kreisförmig ausgebildete
Regenrückhaltebecken 1 und im weiteren Verlaufe des Füllvorganges entsteht eine
Kreisströmung um die senkrechte Beckenachse 2. Diese Kreisströmung ist in Fig. 1
für denJenigen Fall mit Geschwindigkeitspfeilen 17 angedeutet, wenn, wie bei den
seither üblichen Regenrückhaltebecken, kein zentraler Umlenkkegel 14 vorhanden wäre.
In diesem Falle würde die durch die Pfeile 17 angedeutete Geschwindigkeit der Kreisströmung
von der Beckenwand 3 gegen die Beckenachse linear abnehmen. Infolge der Kreisströmung
entsteht in der Außenzone, die in unmittelbarer Nachbarshaft des Beckenrandes 3
liegt, ein Anstieg des Wasserspiegels
gegenüber dem Zentrum, was
zur Folge hat, daS diese Randzone unter einen relativen Uberdruck gelangt, der eine
im Vertikalschnitt nach Fig. 2 bei 18 angedeutete Querströmung zur Folge hat, welche
dazu ausgenützt wird, auf der Beckensohle 12 abgelagerten Schlamm in Richtung auf
die Mündung des Ablaufrohres 11 zu befördern.
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Durch den Einbau des Strömungsumlenkkegels wird eine beachtliche Verringerung
der sonst vorhandenen Energieverluste der Querströmung erzielt. Die infolge der
Kreisströmung 17 entstehende und auf die Beckenachse 2 gerichtete Querströmung 18,
welche entlang des Beckenbodens verläuft, wird in der Nähe der Beckenachse 2 praktisch
verlustarm in eine aufsteigende Strömung 19 umgelenkt.
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Hierbei gelangen alle Schmutzablagerungen, die infolge der Spülkraft
der Querströmung in Richtung auf die Bekkenachse befördert werden, unmittelbar in
den Einzugsbereich der Spülrinne 16 und können von dort aus über das Ablaufrohr
11 in die Kläranlage abgeleitet werden.
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Wie anhand von praktischen Beobachtungen festgestellt werden konnte,
nimmt bei einem Regenrückhaltebecken der beschriebenen Art die Geschwindigkeitsverteilung
der Kreisströmung an der Beckensohle vom Beckenrand 3 zur Beckenachse 2 gesehen
nicht linear ab, wie dies in Fig. 1 durch die Pfeile 17 angedeutet ist; vielmehr
fällt die Strömungsgeschwindigkeit vom Beckenrand bis zur Spülrinne 16 nur langsam
ab. Dies ist in Fig. 1 durch die Geschwindigkeitspfeile 20 der Kreisströmung angedeutet,
wie sie sich im Bereich der Beckensohle 12 ergibt. Unmittelbar über der Spülrinne
16 fällt die
Strömungsgeschwindigkeit wegen des Umlankkegels 14
rasch gegen die Beckenachse 12 hin ab, wodurch die Ablagerung über der Spülrinne
16 und dem Umlenkkegel 14 beträchtlich begünstigt und eine sehr wirksame Austragung
der sich ablagernden Schmutz- und Schlammteile erreicht wird. Um auch bei Tockenwetter
das nur im wesentlich geringerer Menge anfallende, aus der Kanalisation stammende
Schmutzwasser zur Reinigung des Beckenbodens ausnutzen zu können, ist am Beckenboden
eine flache, spiralfDrmig ausgebildete Führungsrinne 21 vorgesehen, die dicht unterhalb
der Einlauf o#ffnungen der Zulaufleitungen 41 bis 44 beginnt, sich über einen Zentriwinkel
von etwa 150° erstreckt und dann tangential derart in die Spülrinne 16 einmündet,
daß das dort einlaufende Schmutzwasser bis zum Eintritt in die Ablaufleitung 11
noch eine Kreisbewegung von etwa 270° ausführt und dabei in der Spülrinne 16 etwa
vorhandene Ablagerungen sicher in die Ablaufleitung 11 austragen kann.
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In Fig. 3, welche den Grundriß eines zweiten Rückhaltebeckens wiedergibt,
sind die mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 übereinstimmenden oder wenigstens
gleich wirkenden Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das zweite Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen lediglich dadurch,
daß hier die bei 23 angedeutete Führungsrinne für das Trockenwetter-Abwasser sich
über einen Umschlingungswinkel von etwa 4500 -bezogen auf die vertikale, nicht näher
bezeichnete Beckenachse - erstreckt. Hierdurch kann die Spülwirkung
wesentlich
erhöht werden, zumal bei stoßweisem Eintritt des Abwassers in das Regenrückhaltebecken.
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Das dritte Regenrückhaltebecken nach Fig. 4 unterscheidet sich von
den vorher beshriebenen im wesentlichen dadurch, daß hier ein Überlaufbehälter 26
unmittelbar an die Behälterwand 3 angebaut ist und eine bei 27 angedeutete Aussparung
am oberen Rand der Beckenwand 3 den Über lauf bildet. Auch hier ist sichegestellt,
daß das tangential zufließende Mischwasser eine gute Spülwirkung am Boden des Beckens
1 ergibt und eine sichere Austragung des abgspülten Schlammes über die Spülrinne
14 und die tangential an diese angesetzte Ablaufleitung 11 zu der nicht dargestellten
Kläranlage ermöglichen kann.
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Anstelle des Bodenauslaufes 11 kann auch eine Pumpe im Bodenbereich
angeordnet sein, die das Beckenwasser anhebt und über eine Leitung der Kläranlage
zuführt.
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(Ansprüche)