DE3918803A1 - Verfahren und einrichtung zum reinigen von oberflaechenwasser - Google Patents
Verfahren und einrichtung zum reinigen von oberflaechenwasserInfo
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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)
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 (31)
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.
Priority Applications (1)
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DE19893918803 DE3918803C2 (de) | 1989-06-09 | 1989-06-09 | Einrichtung zum Reinigen von Oberflächenwasser |
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- 1989-06-09 DE DE19893918803 patent/DE3918803C2/de not_active Expired - Fee Related
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