DE3918803A1

DE3918803A1 - Verfahren und einrichtung zum reinigen von oberflaechenwasser

Info

Publication number: DE3918803A1
Application number: DE19893918803
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: KOEHLER JOHANN DIPL ING
Current assignee: KOEHLER JOHANN DIPL ING
Priority date: 1989-06-09
Filing date: 1989-06-09
Publication date: 1990-12-13
Anticipated expiration: 2009-06-10
Also published as: DE3918803C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von gesam meltem, zu einer Strömung zusammengeführtem, (ggf. auch noch durch hinzugetretenes Abwasser) verschmutztem Oberflächen wasser.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Einrichtung zur Durch führung des vorgenannten Verfahrens, also zum Reinigen von gesammeltem, in einem Oberflächenwasser-Kanal od.dgl. zu einer (Oberflächenwasser-)Strömung zusammengeführtem Ober flächenwasser.

Durch Niederschläge wie Regen und Schnee auf versiegelten Flächen wie Straßen, Plätzen u.dgl., Dächern, Gewerbe- und Industrieflächen etc. anfallendes Oberflächenwasser wird - soweit es nicht sogleich im Erdreich versickert - bekannt lich mittels Rinnen und Fallrohren, Sielen bzw. Gullys u.dgl. in geeigneter Weise gesammelt und sodann in der Regel einem Kanalsystem zugeführt, in dem es eine entsprechende Strömung bildet, wobei es im Rahmen eines Mischsystems entweder mit dem aus Haushaltungen, Gewerbe- und Industriebetrieben u.dgl. abfließenden Schmutzwasser zusammengeführt und gemeinsam mit diesem einer Kläranlage zugeführt oder bei einem Trennsystem im wesentlichen getrennt zum Schmutzwasser geführt und in der Regel ohne Klärung in ein Vorflutsystem eingeleitet wird.

Dabei ist ein Mischsystem schon deshalb in vielfältiger Weise nachteilig, weil das Oberflächenwasser insbesondere nach längeren und/oder starken Niederschlägen die Schmutz wasser-Kläranlagen über Gebühr belastet und eine entsprechend große Dimensionierung dieser Anlagen erforderlich macht, die mit entsprechenden Kosten verbunden ist, während eine un geklärte Einleitung von Oberflächenwasser in den Untergrund - sei es durch Versickern oder Einleitung in ein Vorflut system - die Fließgewässer sowie damit verbundene Grund wasservorkommen und letztlich die Meere (wie z.B. die Nord see) zusätzlich erheblich belastet, da Oberflächenwasser heutzutage in beachtlichem Maße mit Schadstoffen wie Schwer metallen, Ölen und Treibstoffen, Abriebpartikeln (insbeson dere von Reifen), organischen Substanzen, Streugut (wie insbesondere Salzen) und sonstigen diversen (z.T. schwimm fähigen) Abfallstoffen belastet ist. Es kommt hinzu, daß die Sinkstoffanteile der vom Oberflächenwasser aufgenommenen Verschmutzung in einem erheblichen Ausmaße in der Vorflut bzw. dem betreffenden Vorfluter sedimentieren und diesen nicht nur entsprechend verschmutzen, sondern aufgrund ihrer in erheblichem Umfange toxischen und sauerstoffzehrenden Eigenschaften auch negative Einwirkungen auf die Umgebung von Vorflutern haben.

Im Hinblick auf den in Siedlungs- und Industriegebieten hohen Grad der Oberflächenversiegelung ist im übrigen ein Transport von anfallendem Oberflächenwasser - sei es nun, daß dieses in einem Misch- oder in einem Trennsystem gesam melt und abgeleitet wird - zu zentralen (Groß-)Kläranlagen aufgrund des hierfür erforderlichen Leitungssystems mit erheblichen Kosten und nicht zuletzt einer weiteren Umwelt belastung verbunden.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zu grunde, ein Verfahren sowie eine Einrichtung zum Reinigen von gesammeltem, zu einer (Oberflächenwasser-)Strömung zusammengeführtem, (ggf. noch durch hinzugetretenes Abwasser) verschmutzem Oberflächenwasser zu schaffen, mittels derer das Oberflächenwasser einerseits in wirksamer und anderer seits in wirtschaftlicher Weise so zu reinigen ist, daß seine Rückführung in die nachgeschalteten Gewässer bis hin zu den Meeren ohne deren beachtliche Belastung durch Schad stoffe möglich ist, wobei die im Oberflächenwasser enthal tenen Verschmutzungen dem Oberflächenwasser nicht nur weit gehend entzogen, sondern dabei bzw. danach in erheblichem Maße in unschädliche Substanzen abgebaut werden sollen, und wobei der für eine derartige Aufbereitung von Oberflächen wasser erforderliche Platzbedarf dennoch so gering sein soll, daß nicht nur die aufzuwendenden Grundstückskosten, sondern auch die übrigen Investitionen vertretbar klein sind, sondern daß derartige Einrichtungen auch in der Regel ohne weiteres an bereits bestehenden Oberflächenwasser- Einleitungsstellen nachgerüstet oder in bestehenden (ins besondere offenen) Vorflutern zwischengeschaltet werden können. Weiterhin soll die erfindungsgemäße Einrichtung auch im ebenen Gelände (zumindest weitgehend) aggregatfrei, d.h. also antriebs- bzw. pumpenfrei zu betreiben sein und darüber hinaus insbesondere auch eine Rückhalte- bzw. Speicher funktion für das Wasser entfalten.

Die Lösung des verfahrensmäßigen Teils der vorstehenden Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die Strömungs geschwindigkeit des aufzubereitenden Oberflächenwassers in einem relativ kurzen ersten Strömungsabschnitt im wesent lichen spontan verlangsamt wird, um das gesammelte, im allgemeinen in einem Kanal ab- bzw. herangeführte Ober flächenwasser zwecks Sedimentation von Schweb- bzw. Sink stoffen in diesem insbesondere als Absetz- und Rückhalte becken sowie ggf. als Klärteich ausgebildeten ersten Strö mungsabschnitt zu beruhigen und damit die erforderlichen Voraussetzungen für die angestrebte Sedimentation zu schaf fen; daß aus dem oberen Niveaubereich des im ersten Strö mungsabschnitt verlangsamten Oberflächenwassers Leichtstoffe wie Mineralöle, Fette u.dgl. abgeschieden werden; und daß das im wesentlichen von Sinkstoffen und Leichtstoffen be freite Wasser anschließend vor Einleitung in ein Gewässer (bzw. einen mit diesem in Verbindung stehenden Vorfluter) einer biologischen Reinigung unterzogen wird.

Die Lösung des vorrichtungs- bzw. einrichtungsmäßigen Teils der obigen Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein dem Kanal od.dgl. nachgeordnetes, der Einfachheit halber nach stehend auch kurz als Sedimentationsbecken bezeichnetes Absetz- und Rückhaltebecken, in dem auch ein Aufschwimmen von Leichtstoffen stattfindet sowie bei entsprechender Ausbildung auch bereits eine (erste) biologische Aufbereitung des Wassers stattfinden kann; eine dem Sedimentationsbecken zu- bzw. nachgeordnete, nachstehend auch kurz als Abscheider bezeichnete Abscheidevorrichtung für Leichtstoffe; sowie ein dem Abscheider nachgeordnetes, nachstehend auch kurz als Bio-Becken bezeichnetes, biologisches Filterbecken, aus dem das gereinigte Oberflächenwasser schließlich einem Gewässer (bzw. zunächst einem unmittelbar nachgeordneten Vorfluter) zuzuführen ist oder ggf. versickert wird. Dabei kann das Sedimentationsbecken z.B. als Erdbecken (vorzugsweise mit Dichtung) oder als offenes oder geschlossenes Betonbecken ausgebildet sein und weist bevorzugt eine geeignete Bepflan zung auf Bermen und/oder auf Inseln auf.

Um das bereits im Sedimentationsbecken enthaltene, beruhigte Wasser möglichst weitgehend turbulenzfrei zu halten und auf diese Weise eine möglichst intensive Sedimentation von Sinkstoffen zu ermöglichen, hat es sich als besonders vor teilhaft verwiesen, wenn am Auslaßende des Kanals od.dgl. ein sich relativ zu dem Kanal od.dgl. im freien Strömungs querschnitt erweiternder Einlaßstutzen od.dgl. vorgesehen ist, durch welchen die Strömungsgeschwindigkeit im Kanal od.dgl. bereits erheblich verlangsamt wird, so daß es bei geeigneter Ausbildung dieses Einlaßstutzens od.dgl. im Sedimentationsbecken im wesentlichen lediglich zu laminaren (und nicht zu turbulenten) Strömungen kommt, die eine rasche und effektive Sedimentation von schwebenden Sinkstoffen begünstigen.

Weiterhin hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, daß das Sedimentationsbecken mit dem stromabwärts angeord neten Bio-Becken durch ein Wehr oder einen ähnlichen Überlauf verbunden ist, wenn ein Abscheider unmittelbar im Bereich des Sedimentationsbeckens angeordnet ist, bzw. über Verbin dungsleitungen, wobei diese Maßnahme in der Regel dann zweckmäßig ist, wenn der Abscheider dem Sedimentationsbecken als gesonderte Baueinheit nachgeordnet ist, wie nachfolgend noch erläutert wird.

Der Abscheider kann nämlich gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung in einer solchen Verbindungsleitung angeordnet sein, welche das Sedimentationsbecken mit dem Bio-Becken verbindet, oder er kann (alternativ oder ggf. auch zusätzlich) aus einer an der Abströmseite des Sedimen tationsbeckens angeordneten, einer Verbindungsleitung vor geordneten Tauchwand od.dgl. bestehen, die mit Abstand zum Beckenboden endet und bis über das höchste Wasserniveau nach oben vorsteht, wobei es insbesondere im erstgenannten Fall höchst zweckmäßig ist, wenn die einem solchen Abscheider aus dem Sedimentationsbecken zugeführte Wassermenge mittels einer Steuereinrichtung steuerbar ist. Dabei ist ein in einer Verbindungsleitung zum Bio-Becken angeordneter Abschei der zwar aufwendiger als eine Tauchwand od.dgl., doch ist die Effizienz eines solchen Abscheiders erheblich höher und eine derartige Ausgestaltung weist darüber hinaus den Vorteil auf, daß aus dem Oberflächenwasser abgeschiedene Leichtflüs sigkeiten nicht vor ihrer Abführung auf der Oberfläche des Wassers im Sedimentationsbecken dümpeln. Dieses kann nicht nur dazu führen, daß ein Teil der bereits von dem Wasser getrennten Leichtflüssigkeiten dann doch noch wieder in das nachgeschaltete Bio-Becken gelangt und dieses verschmutzt (bzw. sogar letztlich in den Vorfluter und damit über ein fließendes Gewässer ins Meer), sondern wird auch aus opti schen Gründen als weniger befriedigend empfunden, da die erfindungsgemäße Einrichtung (neben rein technischen und wirtschaftlichen Erwägungen) auch gerade bestimmt und geeig net ist bzw. zum Ziel hat, sich harmonisch und weitgehend "natürlich" z.B. in einer Grünanlage in das Umfeld einzufü gen, was bei geeigneter Dimensionierung und sonstiger Gestal tung ohne weiteres möglich ist, zumal das Sedimentations becken durch naturnahe Gestaltung (wie z.B. bewachsene Bermen u.dgl.) harmonisch in das Umfeld eingefügt werden kann, und da auch das Bio-Becken bei noch zu beschreibender, zweck mäßiger Ausgestaltung in Form eines bewachsenen Filterbeetes u.dgl. ausgebildet werden und damit zusätzlich zu seiner ihm u.a. zugewiesenen Reinigungs- und Rückhaltefunktion zugleich als Biotop dienen kann.

Insbesondere wenn der Abscheider als in einer Verbindungs leitung zwischen Sedimentationsbecken und Bio-Becken an geordnete gesonderte Einheit bzw. Station ausgebildet ist, ist bevorzugt vorgesehen, daß die der Zuströmseite abgekehrte Seite des Sedimentationsbeckens mit dem nachgeordneten Bio- Becken und/oder dem zu beschickenden Vorfluter mit wenigstens einer weiteren als By-pass wirksamen Verbindungsleitung verbunden ist. Diese Maßnahme ist insofern zweckmäßig, als sie ermöglicht, das Sedimentationsbecken den "normalen", Oberflächenwassermengen (mit Ausnahme seltener extremer Spitzenwerte) anzupassen, dieses also entsprechend klein zuhalten, wobei dann bei ungewöhnlich langen und/oder be sonders starken Niederschlägen anfallendes erhöhtes Spitzen- Oberflächenwasser über diesen By-pass entweder unmittelbar dem Bio-Becken oder dem Vorfluter zugeführt werden kann. Dabei wird dann zwar unter diesen in aller Regel außeror dentlich seltenen Umständen der über den By-pass geleitete Teil des Oberflächenwassers nicht so intensiv gereinigt wie der übrige Teil (d.h. der gesamte Teil unter normalen Nieder schlagsbedingungen), doch läßt eine Abwägung eine solche Maßnahme als besonders zweckmäßig erscheinen.

Das Bio-Becken ist bevorzugt mit einem (Filter-)Boden aus einem nicht-bindigen Substrat mit großer Oberfläche, bspw. aus Kies und/oder Sand, Blähton od.dgl. versehen und wenig stens teilweise mit einer geeigneten Bepflanzung versehen, welche u.a. auch für eine entsprechende Sauerstoffanreiche rung im Wurzelraum sorgt und dabei auch das Wachstum von Mikroorganismen begünstigt bzw. für Mikroorganismen als Träger dient und darüber hinaus Reinigungsleistungen bzgl. Schad- und Nährstoffen selbst übernimmt.

Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn die Zuführung des Wassers zum Bio-Becken über Überlaufleitungen bzw. -rinnen erfolgt, die bevorzugt im oberen Bereich des Filterkörpers angeordnet sind und ggf. über die Grundfläche verteilt angeordnet sein können.

Die Sohle des Bio-Beckens liegt höchst bevorzugt tiefer als das normale Niveau des dem Bio-Becken nachgeschalteten Gewässers (z.B. Vorfluters), so daß sichergestellt ist, daß es nicht trockenfällt.

Die Abführleitungen des Bio-Beckens sind bevorzugt als im Sohlbereich (unterhalb der Filterschicht) angeordnete Drain rohre od.dgl. ausgebildet und erstrecken sich bevorzugt im wesentlichen über die gesamte Länge des Bio-Beckens, wobei es sich als zweckmäßig erwiesen hat, wenn die Verbindungslei tungen jeweils an ihrem (ihren) Endabschnitt(en) mit wenig stens einem Inspektionsschacht bzw. -rohr in Verbindung stehen, so daß sie nach längerer Betriebszeit bspw. mit einer Fernsehkamera inspiziert bzw. mit einem sog. "Molch" od.dgl. gereinigt werden können.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung weiter erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Hauptstrom-Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Oberflächenwasser-Reini gungseinrichtung in Richtung der Schnitt linie I-I in Fig. 3 gesehen;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Einrichtung gemäß den Fig. 1 und 3 in Richtung der Schnittlinie II-II in Fig. 3 gesehen, also durch den vorgesehenen By-pass zwischen Sedimentations- und Bio-Becken; und

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Einrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 in Richtung des Pfeiles III in Fig. 1 oder 2 gesehen.

Die Zeichnung zeigt in einer schematisierten Darstellung eine Einrichtung zum Reinigen von gesammeltem, in einem Oberflächenwasser-Kanal 1 zu einer Oberflächenwasser-Strömung zusammengeführten Oberflächenwasser, das in Fig. 1 durch Punktung angedeutet ist (soweit der Kanal 1 und das diesem nachgeordnete Absetz- und Rückhaltebecken (= Sedimentations becken) 2 betroffen ist, während die Hervorhebung des Wassers selbst in den übrigen Teilen der Darstellung der besseren Übersicht halber fortgelassen worden ist).

Wie aus der Zeichnung erkennbar ist, ist am Auslaßende des Kanals 1 ein als Einlaufbauwerk ausgebildeter, erweiterter Einlaßstutzen 3 vorgesehen, dessen freier Strömungsquer schnitt sich in Relation zum freien Strömungsquerschnitt des Kanals 1 erweitert, so daß das gemäß dem Pfeil 4 zuströmende Oberflächenwasser bei seinem Eintritt in das Sedimentations becken 2 verlangsamt wird und sich entsprechend beruhigt, damit es im Sedimentationsbecken 2 zu im wesentlichen lami naren Strömungen und damit Bedingungen kommt, unter denen sich im Oberflächenwasser schwimmende Sinkstoffe auf die Sohle des Sedimentationsbeckens 2 absetzen können, von wo aus sie von Zeit zu Zeit mit einer Saugeinrichtung od.dgl. leicht entfernt werden können. Aufschwimmende Leichtstoffe schwimmen zur Oberfläche auf. Außerdem erfolgt bereits in Sedimentationsbecken 2 eine (erste) biologische Aufbereitung des Wassers durch Mikroorganismen sowie Pflanzen einer Randbepflanzung 12′ und auf Inseln 26 in der Art von ins besondere emersen Makrophyten.

Das Sedimentationsbecken 2 ist mit einem ihm nachgeordneten Bio-Becken 5, welches nachstehend noch im einzelnen beschrie ben wird, über zwei Verbindungsleitungen 6 und 7 verbunden, wobei in der Verbindungsleitung 6 eine Abscheidevorrichtung 8 für Leichtstoffe angeordnet ist und die Verbindungsleitung 7 einen By-pass zwischen dem Sedimentationsbecken 2 und dem Bio-Becken 5 bildet, auf den weiter unten noch im einzelnen eingegangen wird.

Außer dem in der Verbindungsleitung 6 angeordneten Abscheider 8 für Leichtflüssigkeiten ist dem By-pass 7 am abströmseiti gen Ende des Sedimentationsbeckens 2 noch eine als Tauchwand 9 ausgebildete Abscheideeinrichtung vorgeordnet, die im wesentlichen verhindert, daß im Sedimentationsbecken 2 aufgeschwomme Leichtflüssigkeiten über den By-pass 7 in das Bio-Becken 5 gelangen. Alternativ oder zusätzlich kann zwischen dem Einlaufbauwerk 3 bzw. dem Sedimentationsbecken 2 und dem dem Bio-Becken 5 nachgeordneten Vorfluter 10 unmittelbar ein By-pass 7′ bzw. 7′′ vorgesehen sein, die in Fig. 3 mit einer strickpunktierten Linie (7′) bzw. mit einer Strich-Zweipunkt-Linie (7′′) angedeutet sind.

Das Bio-Becken 5 ist mit einem als Filter wirkenden Kies-/Sand-Boden 11 versehen und abschnittsweise mit Pflanzen 12 bepflanzt, wie dieses in Fig. 1 angedeutet ist. Es weist eine Einlaufrinne 13 sowie eine an der Oberfläche des Fil terkörpers 11 angeordnete Verteilrinne 14 auf, die gleichsam als Überlaufleitung für das zugeführte Wasser wirkt.

Wie aus den Fig. 1 und 2 erkennbar ist, liegt die Sohle 15 des Bio-Beckens 5 tiefer als das Niveau 16 des Vorfluters 10, so daß das Bio-Becken 5 in aller Regel auch dann nicht trockenläuft, wenn ihm aus dem Sedimentationsbecken 2 bei Ausbleiben von Niederschlägen kein Wasser zugeführt wird. Weiterhin liegt die Oberkante des Filters 11 über dem nor malen Niveau des im nachgeschalteten Gewässers 10, so daß - wie gewünscht - stets nur ein Teil des Filters 11 trocken fallen kann und demgemäß eine Existenz bzw. ein Überleben verschiedenster Mikroorganismen gewährleistet ist.

Es sei noch nachgetragen, daß das Aufnahmevolumen des Sedi mentationsbeckens 2 kleiner ist als die Differenz aus der ihm durch den Kanal 1 maximal je Zeiteinheit zugeführten Wassermenge vermindert um die aus ihm über die Verbindungs leitung 6 abströmende, dem Abscheider 8 zugeführte Wasser menge, wobei es auch absolut relativ klein ist, da bei extrem starken und/oder längeren Niederschlägen und dabei erheblich geringer belastetem Wasser anfallendes Spitzen-Oberflächen wasser unter Umgehung der Verbindungsleitung 6 und damit des Abscheiders 8 über die als By-pass wirkende Verbindungslei tung 7 abgeführt und dem Bio-Becken 5 zugeführt wird bzw. über die ggf. weiterhin vorgesehene Verbindungsleitung 7′ unmittelbar dem Vorfluter 10, zumal dem By-pass 7 die Tauch wand 9 als Leichtstoffabscheider vorgeordnet ist, so daß ein Übertritt von Spitzenwasser durch den By-pass 7 weitgehend unbedenklichh ist.

Die Abführleitungen 17 des Bio-Beckens 5 erstrecken sich im wesentlichen über dessen gesamte Länge und sind als Drain rohre ausgebildet, wobei sie unterhalb des Kiesbodens 11 angeordnet sind, so daß sie nur bereits gefiltertes Wasser aus dem Bio-Becken 5 aufnehmen können. Die Abführleitungen 17 sind mittels einer wurzelfesten Folie oder anderem geeig neten Material vor Durchwurzelung geschützt, die oberhalb der Abführleitungen 17 angeordnet ist. An ihrem Endabschnit ten stehen sie mit Inspektionsrohren 18 bzw. 18′ in Verbin dung, durch welche bei Verschlammung bzw. Versandung ggf. eine Fernsehkamera od.dgl. eingeführt oder aber auch ein Reinigungsmolch od.dgl. durch die Abführleitungen 17 ge schickt werden kann.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung ist im wesentlichen wie folgt: Durch den Kanal 1 gemäß dem Pfeil 4 zuströmendes, ver schmutztes Oberflächenwasser wird bzgl. seiner Strömungsge schwindigkeit vor dem Eintritt in das Sedimentationsbecken 2 durch den Einlaufstutzen 3 erheblich verlangsamt, so daß es nach dem Eintritt des Wassers in das Sedimentationsbecken 2 dort alsbald zu einem beruhigten Strömungszustand laminarer Art kommt, der es ermöglicht, daß im Wasser schwebende Sinkstoffe 19 zum Boden des Sedimentationsbeckens 2 absinken, und daß Leichtstoffe wie Öl zum Niveau 20 des Sedimentations beckens 2 aufschwimmen. Außerdem erfolgt bereits die oben beschriebene erste biologische (Vor-)Reinigung durch die Pflanzen 12′ und Mikroorganismen, die sich im Sedimentations becken 2 befinden.

Aus dem oberen Bereich des Sedimentationsbeckens 2 wird die Flüssigkeit sodann (zumindest teilweise) über die Verbin dungsleitung 6 dem Abscheider 8 und nach Reinigung von Leichtflüssigkeiten sodann der Einlaufrinne 13 des Bio- Beckens 5 zugeführt. Dabei kann die dem Abscheider 8 zuge führte Flüssigkeitsmenge mittels einer Steuereinrichtung 21 geregelt werden.

In Zeiten starken Oberflächenwasseraufkommens (weit über den regelmäßig auftretenden Oberflächenwasseranfall) kann auf grund der aus den genannten Gründen gezielt kleingehaltenen Dimensionierung des Sedimentationsbeckens 2 sowie des ihm nachgeordneten Abscheiders 8 und damit der Verbindungsleitung 6 nicht das gesamte anfallende Oberflächenwasser über den Weg der Verbindungsleitung 6 gehen. Vielmehr tritt die überschüssige Wassermenge dann über die als By-pass wirksame Verbindungsleitung 7 (ggf. 7′ und/oder 7′′), in der ein Über fall 22 ausgebildet ist, in das Bio-Becken 5 ein, wobei dann indes der wesentliche Anteil der Leichtflüssigkeiten nicht etwa mit Übertritt, sondern von der Tauchwand 9 zurückgehal ten und bei entsprechender Konzentration mittels einer Ab saugeinrichtung abgeführt wird. Der Überfall bewirkt, daß der Speicherraum des Sedimentationsbeckens 2 durch die so verwirklichte Rückhaltefunktion ausgenutzt wird. Entsprechen de Überfälle können auch in den ggf. vorgesehenen weiteren By-pass-Leitungen 7′ und 7′′ angeordnet sein, wenn diese nicht von vornherein auf entsprechend hohem Niveau angeordnet sind.

Ist alternativ zu der Verbindungsleitung 7 oder zusätzlich eine Verbindungsleitung 7′ bzw. 7′′ vorhanden, welche das Sedimentationsbecken 2 bzw. das Einlaufbauwerk 3 mit dem Vorfluter 10 verbindet, so erfolgt ggf. eine Abführung von überschüssigem Oberflächenwasser unter Umgehung des Bio- Beckens 5 und/oder des Sedimentationsbeckens 2.

Das dem Bio-Becken 5 über die Verbindungsleitung 6 oder/und 7 zugeführte Wasser wird nach Eintritt in die Einlaufrinne 13 in die Verteilrinnen 14 verteilt und strömt sodann aus der gleichsam als Überlaufrinne wirksamen Verteilrinne 14 in das eigentliche Biobecken 5 ein, wobei es durch die Bepflan zung 12 und die Filterschicht 11 biologisch bzw. durch Filterung gereinigt wird und schließlich gereinigt in die Abführleitungen 17 gelangt, von denen es schließlich dem Vorfluter 10 zugeführt wird.

Im (haupt-)biologischen Anlageteil erfolgt mithin eine weitere Reduzierung der mitgeführten Schad- und Nährstoffe durch physikalische, chemische und biologische Prozesse. Zur Versorgung der Pflanzen 12 wird im Filterkörper 11 ein Dauerwasserspiegel gehalten. Oberhalb dieses Wasserspiegels ergeben sich überwiegend aerobe, unterhalb überwiegend anae robe Verhältnisse. Durch diese Kombination wird eine er hebliche Intensivierung der Klärwirkung erreicht. Die Pflan zen 12 bewirken eine weitere Sauerstoffanreicherung im Filterkörper 11. Dadurch wird eine mosaikhafte Struktur zwischen aeroben und anaeroben Bereichen erreicht, wodurch Abbauvorgänge begünstigt werden. Der Nährstoffentzug der Pflanzen 12 aus dem Oberflächenwasser führt zu einer weiteren Reduktion der gewässereutrophierenden Stoffe. Es findet also durch chemische, physikalische und biologische Prozesse ein Abbau und eine Umwandlung von gewässerschädigenden Stoffen statt, und nicht etwa nur eine Aufkonzentrierung und Ausfäl lung. Stickstoffverbindungen werden z.B in unschädlichen Luftstickstoff umgewandelt.

Es ist erkennbar, daß die Einrichtung ohne Pumpen und im wesentlichen sonstige mechanische Einrichtungen auskommt (wenn man einmal von dem Abscheider 8 absieht), wobei noch nachzutragen ist, daß auch dieser Gesichtspunkt ein Ziel und damit Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist. Selbstverständ lich können ggf. auch Pumpen eingesetzt werden, um die Wasserströmungen zu realisieren, doch ist es u.a. eben auch wesentlicher Bestandteil des erfindungsgemäßen Konzeptes, die erfindungsgemäße Einrichtung bzw. das entsprechende Arbeitsverfahren so auszubilden, daß eine weitgehend optimale "natürliche" Arbeitsweise durchführbar ist mit entsprechend geringer Belastung der Umwelt bzw. harmonischer Anpassung an diese. Sie funktioniert aufgabengemäß selbst bei geringem bzw. ohne Gefälle zwischen Kanalauslauf und Vorfluter 10.

Um bei starken Wasseraufkommen ein Überlaufen des Bio-Beckens zu verhindern, ist im übrigen zwischen diesem und dem Vor fluter 10 noch ein weiterer By-pass 23 mit einem Überfall 22′ vorgesehen, dessen Kapazität der Verbindungsleitung 7 entspricht. Diesem By-pass ist wiederum eine Tauchwand 24 vorgeordnet, wodurch eine weitere Sperre für Leichtstoffe realisiert ist.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung bzw. dem mit dieser zu praktizierenden Verfahren ist ersichtlich eine nicht nur höchst effiziente, sondern darüber hinaus äußerst wirtschaft liche und dabei dennoch extrem umweltfreundliche Lösung für das Problem einer wirksamen Reinigung von Oberflächenwasser vor dessen Rückführung in natürliche Gewässer geschaffen worden, die sich zudem aufgrund ihres geringen Flächenbedarfs auch bei schon vorhandenen Einleitungsstellen von Ober flächenwasser in der Regel ohne weiteres nachrüsten läßt, wobei die erfindungsgemäße Einrichtung ersichtlich selbst in ebenen Gebieten, wie bspw. der norddeutschen Tiefebene, ohne maschinellen Einsatz arbeiten kann, weil selbst der Abfluß des letztlich auch noch biologisch gereinigten Oberflächen wassers in den Vorfluter od.dgl. aufgrund der in der Anlage erzeugten unterschiedlichen Wasserstände auch ohne Gefälle zwischen Kanalauslauf 3 und Vorfluter 1 realisierbar ist, wobei die anfallenden Sinkstoffe auf einfache Art und Weise von Zeit zu Zeit entsorgt werden können, eine Reinigung des Oberflächenwassers von Leichtflüssigkeiten bis unter die Nachweisgrenze erfolgen kann, und letztlich die vorgesehene biologische Reinigung so wirksam ist, daß man bei dem in den Vorfluter oder unmittelbar ein natürliches Gewässer ein geleiteten Oberflächenwasser in der Tat von "gereinigtem" Wasser sprechen kann, welches nicht mehr zu einer Verschmut zung des Vorfluters od.dgl. führt, und zwar weder durch Sedimentation noch auch Einleitung schwebender oder gelöster Schad- oder/und Nährstoffe in einem erheblichen Umfang.

Bezugszeichenliste

1 Kanal(netz)
2 Sedimentationsbecken
3 Einlaßbauwerk
4 Pfeil
5 Bio-Becken
6 Verbindungsleitung (2/5)
7, 7′, 7′′ Verbindungsleitung (= By-pass)
8 Abscheider (in 6)
9 Tauchwand
10 Vorfluter
11 Filterkörper (von 5)
12 Pflanzen
13 Einlaufrinne
14 Verteilrinne
15 Sohle
16 Niveau (von 10)
17 Abführleitungen (von 5)
18, 18′ Inspektionsschächte (für 17)
19 Sinkstoff
20 Niveau
21 Steuer- bzw. Regeleinrichtung (für 6 bzw. 8)
22, 22′ Überfall
23 By-pass
24 Tauchwand
25 Rückschlagklappe
26 Insel(n) (auf 2)

Claims

1. Verfahren zum Reinigen von gesammeltem, zu einer Strömung zusammengeführtem, verschmutztem Oberflächenwasser, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des auf zubereitenden Oberflächenwassers in einem relativ kurzen ersten Strömungsabschnitt im wesentlichen spontan verlangsamt wird; daß aus dem oberen Niveaubereich des verlangsamten Oberflächenwasser Leichtstoffe abgeschieden werden; und daß wenigstens das im wesentlichen von Sinkstoffen und Leichtstoffen befreite Wasser vor Einleitung in ein Gewässer bzw. vor einer Versickerung einer biologischen Reinigung un terzogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abscheiden von Leichtstoffen (ggf. zusätzlich) im ersten Strömungsabschnitt erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abscheiden von Leichtstoffen (ggf. zusätzlich) in einem dem ersten Strömungsabschnitt nachgeordneten zweiten Strömungsabschnitt erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aufzubereitende Wasser bereits im ersten Strömungsabschnitt einer ersten biologischen Reinigung unterworfen wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser bei der Aufbereitung relativ zu dem nachgeschalteten Gewässer bzw. Sickergebiet auf ein vorgegebenes Niveau angestaut wird.

6. Einrichtung zum Reinigen von gesammeltem, in einem Ober flächenwasser-Kanal od.dgl. zu einer (Oberflächenwasser-)- Strömung zusammengeführten Oberflächenwasser zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein dem Kanal (1) od.dgl. nachgeordnetes Absetz- und Rückhaltebecken (Sedimentations becken) (2); eine dem Sedimentationsbecken (2) zu- bzw. nachgeordnete Abscheidevorrichtung (Abscheider) (8) für Leichtstoffe; sowie ein dem Abscheider (8) nachgeordnetes biologisches Filterbecken (Bio-Becken) (5), aus dem das gereinigte Oberflächenwasser einem Gewässer zuzuführen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Auslaßende des Kanals (1) od.dgl. ein sich relativ zu dem Kanal (1) od.dgl. in seinem Strömungsquerschnitt er weiternder Einlaßstutzen (3) od.dgl. vorgesehen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich net, daß das Sedimentationsbecken (2) mit dem Bio-Becken (5) über wenigstens eine Verbindungsleitung (6, 7) verbunden ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider (8) für Leichtstoffe in einer Verbindungslei tung (6) angeordnet ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider (8) im Untergrund versenkt angeordnet ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich net, daß die dem Abscheider (8) aus dem Sedimentationsbecken (2) zuströmende Wassermenge mittels einer Steuer- bzw. Regeleinrichtung (21) steuerbar bzw. regelbar ist.

12. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindungsleitung (7) zwischen dem Sedimentationsbecken (2) und dem Bio-Becken (5) als By-pass zu dem Abscheider (8) bzw. der Verbindungsleitung (6) ausgebildet ist.

13. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Sedimentationsbecken (2) an seiner Auslaufseite eine Tauchwand (9) od.dgl. aufweist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die der Zuströmseite abgekehrte Seite der Tauchwand (9) od.dgl. über eine Verbindungsleitung (7) mit dem Bio-Becken (5) verbunden ist.

15. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufstutzen (3) bzw. das Sedimentationsbecken (2) über eine By-pass-Leitung (7 bzw. 7′ bzw. 7′′) mit dem Auslaß des Bio-Beckens (5) bzw. dem diesen nachgeordneten Gewässer (10) verbunden ist.

16. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Bio-Becken (5) mit einer als Filter (11) wirksamen Substratschicht aus einem körnigen Material mit großer Oberfläche wie z.B. Kies und/oder Sand versehen und wenigstens teilweise mit Pflanzen (12) bepflanzt ist.

17. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 16, inbesondere nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche bzw. an den Rändern des Filters (11) Überlaufrinnen für die Zuleitung des Wasser angeordnet sind.

18. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 17, insbesondere nach Anspruch 15 und/oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Sohle (15) des Bio-Beckens (5) tiefer liegt als das normale Niveau des ihm nachgeschalteten Gewäs sers (10).

19. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 18, inbesondere nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkante des Filters (11) über dem normalen Niveau des ihm nachgeordneten Gewässers (10) endet.

20. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmevolumen des Sedimentationsbeckens (2) kleiner ist als die Differenz aus der ihm durch den Kanal (1) od.dgl. maximal je Zeiteinheit zugeführten Wassermenge vermindert um die aus ihm über eine zum Abscheider (8) führende Verbindungsleitung (6) abströmen de Wassermenge; und daß eine By-pass-Leitung (7) so dimen sioniert ist, daß sie das aus dem Sedimentationsbecken (2) abströmende, nicht zu dem Abscheider (8) geführte Wasser aufnehmen kann.

21. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführleitung(en) (17) des Bio-Beckens (5) als im Bodenbereich angeordnete Drain rohre od.dgl. ausgebildet sind.

22. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Abführleitung(en) (17) im wesentlichen über die gesamte Länge des Bio-Beckens (5) erstreckt.

23. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführleitungen (17) jeweils an ihrem Endabschnitt mit einem Inspektionsrohr bzw. -schacht (18; 18′) versehen sind.

24. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß (auch) das Bio-Becken (5) zum Untergrund abgedichtet ist.

25. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Bepflanzung des Bio- Beckens (5) wenigstens teilweise aus emersen Makrophyten besteht.

26. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß auch das Sedimentationsbecken (2) an seinem Rand und/oder auf wenigstens einer Insel (26) mit Pflanzen (12′) bepflanzt ist.

27. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich net, daß das Sedimentationsbecken (2) mit dem Bio-Becken (5) durch einen Überlauf verbunden ist.

28. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die als Drainrohre od.dgl. ausgebildeten Abführleitungen (17) des Bio-Beckens (5) von einem wurzelfesten Material wie bspw. einer wurzel festen Folie abgedeckt sind.

29. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß jede By-pass-Leitung (7; 7′; 7′′; 23) mit einem Überfall (22; 22′) versehen ist.

30. Einrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Überfall (22; 22′) als bewegliche Klappe od.dgl. ausgebildet ist, welche sich erst bei einer vorgegebenen Stauhöhe öffnet und das zufließende Wasser bis zum Erreichen dieser Stauhöhe staut.

31. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Filter schicht ca. 30-100 cm beträgt.