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Die Erfindung betrifft eine Feststoffrückhaltevorrichtung, insbesondere für
Entlastungsbauwerke der Mischkanalisation, bei der die Entlastung über eine
kreisbogenförmige Siebeinrichtung mit darauf abgestimmter Reinigungseinrichtung geführt
wird.
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In einer Mischkanalisation wird bei einem Regenereignis neben dem häuslichen und
gewerblichen Abwasser auch das Oberflächenwasser des betreffenden Einzugsgebietes
abgeleitet. Hierdurch ergibt sich eine wesentliche Erhöhung bzw. Vervielfachung der
abzuleitenden Abwassermenge. Da diese wesentlich erhöhten Wassermengen nicht im
nachfolgenden Klärwerk aufgenommen und behandelt werden können, ist es üblich diese
Wassermenge an sogenannten Entlastungsbauwerken oder Regenüberlaufen zu
reduzieren, d. h. zu entlasten. Eine große Teil dieser Gesamtabwassermenge gelangt von
hier entweder direkt oder über zusätzliche Regenbecken in den Vorfluter.
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In diesem Mischwasser wird eine große Menge an groben Fest- und Schmutzstoffen wie z. B.
Papier, Holz, Flaschen, Dosen, Fäkalien, Windeln, Kondome, Slipeinlagen mitgeführt und
gelangt über die Entlastungsbauwerke in den Vorfluter (Fließgewässer, See etc.) und führt
dort zu erheblichen Verunreinigungen des Gewässers und des Uferbereiches.
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Um diesen Feststoffaustrag aus dem Kanalnetz zu verhindern, wurden vermehrt die
Überfallwehre und -kanten mit Tauchwänden ausgerüstet. Diese Tauchwände zeigten
jedoch je nach Ausbildung nur eine sehr geringe, teilweise keine Wirkung. An manchen
Entlastungsanlagen wurde der Austrag von Fest- und Schwimmstoffen durch die
entstehende Sogwirkung der Tauchwände sogar noch verstärkt.
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Sowohl das gestiegene Umweltbewusstsein als auch die erhöhten gesetzlichen
Anforderungen und Auflagen erforderten wirkungsvolle Maßnahmen.
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Der Einbau von feststehenden Sieb- und Rechenrosten schied auf Grund der raschen
Belegung mit Papier, Laub und sonstigen Feststoffen und der dadurch bedingten stark
zurückgehenden hydraulischen Leistungsfähigkeit aus.
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Auf dem Markt wurden zunehmend maschinell geräumte Stabrechen angeboten, die jedoch
konstruktionsbedingt einen sehr hohen Aufwand erfordern und mit sehr hohen
Investitionskosten verbunden sind. Diese Konstruktionen bestehen in der Regel aus langen
horizontal angeordneten Siebstäben mit einem Spaltabstand von 3-6 mm. Die Reinigung
erfolgt von hin- und herfahrenden Reinigungsschlitten, die mit kammartigen Abstreifern den
Rost von den abgelagerten Feststoffen befreien. Die abgestreiften Feststoffe gelangen in den
Hauptstrom des Abwassers zurück und werden von dort zum Klärwerk
weitertransportiert.
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Um eine optimale Kamm- oder Kulissenführung zu ermöglichen, muss bei diesen
Konstruktionen in der Regel auf eine aussteifenden Querverbindung der Rechenstäbe
verzichtet werden. Dies führt jedoch in der Praxis zu häufigen Beschädigungen durch
zwischen die Stäbe geratene Steine, Metallteile etc.
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Siebeinrichtungen aus Stabkonstruktionen haben zusätzlich den Nachteil, dass unabhängig
vom gewählten Stababstand längliche und flache Schmutzstoffe wie z. B. Slipeinlagen,
Q-Tips etc. die Siebeinrichtung ungewollt passieren.
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Ein weiteres Problem stellt die Führung der Reinigungseinrichtung dar. Anhaftende und
verzopfende Stoffe gelangen in die Führung des Reinigungswagens und können dort
ebenfalls Störungen hervorrufen. Die Nachrüstung bestehender Entlastungsbauwerke
scheitert oft an den hydraulischen Bedingungen, da die zur Verfügung stehende
Querschnittsfläche (Überfalllänge x max. Überfallhöhe) durch den nachträglichen Einbau
wesentlich verkleinert wird. Die freie Querschnittsfläche verringert sich durch die
Stabquerschnitte, die Rahmenkonstruktion und durch den Reinigungsschlitten erheblich.
In der Praxis scheitert der Einsatz und die Verbreitung der genannten Lösungsansätze
neben den beschriebenen technischen Problemen durch den sehr hohen technischen und
konstruktiven Aufwand und die damit verbundenen hohen Investitionskosten.
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Die vorgenannten Nachteile können durch die im Patentanspruch 1 zusammen mit den in
den ergänzenden Ansprüchen 2-10 aufgeführten Merkmalen vermieden oder zumindest
weitestgehend reduziert werden.
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Die erfindungsgemäße Feststoffrückhaltevorrichtung, insbesondere für Entlastungsbauwerke
der Kanalisation, ist dadurch gekennzeichnet, dass das zu reinigende Schmutz-, Regen-
oder Mischwasser an der Entlastungsstelle durch eine kreissegmentförmige Siebeinrichtung
geleitet wird und diese durch eine rotierende Reinigungseinrichtung mit einer oder mehreren
Abstreifvorrichtungen, z. B. Bürsten, von den anhaftenden Feststoffen befreit wird.
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Gegenüber den bekannten Systemen ergeben sich folgende Vorteile:
- - Durch die kreissegmentbogenförmige Siebfläche ergibt sich eine Verlängerung
(Vergrößerung) der wirksamen Überfalllänge. Durch die ebenfalls als Siebfläche
ausgebildete Grundfläche des Kreissegmentes ergibt sich eine zusätzliche hydraulisch
wirksame durchflossene Querschnittsfläche, so dass sich gegenüber einer mit
Tauchwand ausgerüsteten konventionellen Überfallkante in der Regel keine höheren
hydraulischen Verluste ergeben.
- - Die Ausbildung der Siebflächen mit Lochblech oder ähnlichen Materialien stellt
gegenüber den Stabkonstruktionen eine kostengünstigere Alternative dar, verbunden mit
einer geringeren Gefahr von Verzopfungen als auch mechanischer Beschädigungen.
Der Lochdurchmesser kann dem Reinigungsziel und den hydraulischen Gegebenheiten
angepasst werden. In der Regel ergeben sich Durchmesser von 3-8 mm.
- - Die langsam rotierende Reinigungseinrichtung stellt gegenüber einer hin- und
herbewegten Vorrichtung eine sowohl technisch als auch wirtschaftlich günstigere
Variante dar.
- - Bei Entlastungsanlagen mit beidseitigem Überfall ist der Einsatz einer gemeinsamen
Reinigungseinrichtung möglich.
- - Der Verzicht auf eine kulissengeführte Räumeinrichtung verhindert wirkungsvoll die
Gefahr von mechanischen Beschädigungen und Verschleiß.
- - Das mit Federkraft wirkende Klappgelenk der Bürstenarme verhindert wirkungsvoll eine
mechanische Beschädigung durch grobe Feststoffe, die zwischen Siebfläche und
Reinigungseinrichtung geraten können.
- - Die Anordnung mehrerer kreissegmentförmiger Siebbogenelemente kann in idealer
Weise den baulichen Gegebenheiten angepasst werden und ist nicht auf eine gerade
Linienführung beschränkt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden deutlich
anhand der dazugehörigen Figuren.
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Es zeigen:
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Fig. 1 ein Regenentlastungsbauwerk mit 2-seitigem Überfall mit erfindungsgemäßer
Feststoffrückhaltung (Lochblech mit Bürstenreinigung) in der Draufsicht
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Fig. 2 das Anwendungsbeispiel aus Fig. 1 in der Schnittdarstellung
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Fig. 3 ein Regenentlastungsbauwerk mit 1-seitigem Überfall mit erfindungsgemäßer
Feststoffrückhaltung durch eine 2-Kreis-Lochblechanordnung und dazugehöriger 2-welligen
Bürstenreinigung in der Draufsicht
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Fig. 4 das Anwendungsbeispiel aus Fig. 3 in der Schnittdarstellung
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Fig. 5 ein Regenentlastungsbauwerk mit 2-seitigem Überfall mit erfindungsgemäßer
Feststoffrückhaltung durch eine 4-Kreis-Lochblechanordnung und dazugehöriger 4-welligen
Bürstenreinigung in der Draufsicht
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Fig. 6 ein Regenentlastungsbauwerk mit 1-seitigem Überfall mit erfindungsgemäßer
Feststoffrückhaltung und beispielhafter Anordnung des Antriebes unter der Überfallrinne
(Schnittdarstellung)
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Fig. 7 ein Regenentlastungsbauwerk mit 1-seitigem Überfall mit erfindungsgemäßer Feststoffrückhaltung und beispielhafter seitlicher Anordnung des Antriebes
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Fig. 8 Beispielhafte Darstellung einer L-förmigen Bürsteneinheit der erfindungsgemäßen
Reinigungseinrichtung
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Fig. 9 Beispielhafte Darstellung einer Rundbürste und horizontalem Kragarm an der
erfindungsgemäßen Reinigungseinrichtung
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Fig. 10 Beispielhafte Darstellung der erfindungsgemäßen Feststoffrückhaltung (Lochblech
mit Bürstenreinigung) in einer Trennwand mit schlitzförmigen Entlastungsöffnungen, z. B. am
Zulauf eines Regenüberlaufbeckens (Draufsicht)
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Fig. 11 das Anwendungsbeispiel aus Fig. 10 in der Schnittdarstellung
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Fig. 12 Beispielhafte Darstellung eines Klappgelenkes mit Federzugelement an einem
Kragarm der erfindungsgemäßen Reinigungseinrichtung
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In Fig. 1 und Fig. 2 (Seitenansicht) ist Anordnung der erfindungsgemäßen
Feststoffrückhaltung am Beispiel des Regenentlastungsbauwerkes (20) mit Entlastungsrinne
(21) und 2-seitigem Überfall dargestellt. Der einmündende Mischwasserkanal (10) mündet in
die Entlastungsrinne (21). Beidseitig der Entlastungsrinne (21) befindet sich die
kreissegmentförmige Siebvorrichtung aus Lochblech. Die beidseitigen Lochblechsegmente
sind in der Verlängerung mit den beiden Stirnseiten des Bauwerkes verbunden. Lediglich die
senkrecht stehenden Kreissegmentbogenbleche (1) und das Badenblech (1') im
Kreisbereich sind als Siebfläche ausgebildet. Durch die nach oben offene Konstruktion kann z. B.
bei einem Ausfall der Reinigungseinrichtung, eine Überströmung erfolgen. Durch die im
Mischwasser mitgeführten Feststoffe erfolgt eine rasche Belegung der Siebflächen. Durch
die erfindungsgemäße rotierende Reinigungseinrichtung wird die Siebfläche kontinuierlich
von den Feststoffen befreit. Die Reinigungseinrichtung besteht im wesentlichen aus der
Antriebseinheit (3)-(Getriebemotor), der Antriebswelle (4), den Gelenkarmen (6) und den
Bürsteneinheiten (2). Die In- und Außerbetriebsetzung der Reinigungseinheit erfolgt durch
eine Wasserspiegelhöhenstandsmessung (24), die außerhalb des Rotationsbereiches
angebracht ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass während des gesamten
Mischwasserabschlages (Entlastung) die Reinigungsvorrichtung kontinuierlich betrieben
wird. Um eine mechanische Beschädigung (z. B. durch sperriges Treibgut, Holzstücke etc.)
der gesamten Einrichtung zu vermeiden, sind die Haltearme (6) mit den Bürsteneinheiten
gelenkig ausgeführt. Die Gelenke (5) sind mit selbsttätig wirkenden Zugfedern (5')
ausgerüstet, mit deren Hilfe die zulässigen Anpress- und Ausweichkräfte variabel eingestellt
werden können.
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Fig. 3 und Fig. 4 stellt beispielhaft ein Entlastungsbauwerk mit 1-seitigem Überfall und 2
hintereinander angeordneten Kreissegmenten (1) dar. Die beiden rotierenden
Bürsteneinheiten sind über eine Ketten- oder Riemeneinheit (14) miteinander verbunden. Die
Drehrichtung ist gegenläufig. Der Antrieb kann über eine gemeinsame Antriebseinheit (3)
erfolgen.
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Fig. 5 stellt beispielhaft ein Entlastungsbauwerk mit 2-seitigem Überfall und 4
hintereinander angeordneten Kreissegmenten dar. Antrieb und Funktion erfolgt analog zu
Fig. 3 und 4.
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Fig. 6 zeigt ein geschlossenes Entlastungsbauwerk mit Anordnung des Antriebsmotors
(15) unter der Entlastungsrinne, z. B. bei beengten Platzverhältnissen zwischen dem
maximalen Wasserspiegel und der Bauwerksdecke. Die Antriebswelle (4) ist entweder mit
einem oder mehreren Wellendichtringen oder einem über den max. Wasserspiegel
reichenden Hülsrohr ausgeführt.
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Fig. 7 zeigt ebenfalls ein geschlossenes Entlastungsbauwerk mit beispielhafter seitlicher
Anordnung der Antriebseinheit (16). Der Antrieb ist mit Kette oder Riemen (14) mit der Welle
(4) der Bürsteneinheit verbunden.
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Weiterhin ist beispielhaft eine Höhenstandsmessung (24) dargestellt.
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Fig. 8 zeigt die mögliche Ausführung einer Bürsteneinheit (2) und deren Anbringung und
Justierung an einem Haltearm (6) mit Gewindeschrauben. Die Befestigungswinkel am
Haltearm (6) können z. B. mit Langlöchern ausgeführt werden.
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Fig. 9 zeigt eine Rundbürste (23) mit Anbringung (22) an einem horizontal angeordneten
Haltearm (6).
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Fig. 10 zeigt den Einbau der erfindungsgemäßen Feststoffrückhalteeinrichtung in einer
geschlossenen Wand, z. B. der Stirnwand eines Stauraums oder Regenüberlaufbeckens
(18). Eine oder mehrere kreissegmentförmigen Siebeinheiten sind an den entsprechend
ausgebildeten schlitzförmigen Wandöffnungen angebracht. Eine ähnliche Einbausituation
kann auch ablaufseitig, d. h. am Überlauf des Regenbeckens realisiert werden. Die Feststoffe
verbleiben somit im Stauraum und werden über die Entleerungseinrichtung entnommen.
Die Anordnung der Kreissegmentbögen ist in diesem Beispiel "nicht überschneidend"
dargestellt, kann jedoch wie an den anderen Beispielen dargestellt auch überschneidend
ausgeführt werden. Umgekehrt ist bei sämtlichen anderen Einsatzbeispielen eine nicht
überschneidende Ausführung möglich. Die überschneidende Variante erfordert eine
Synchronisierung und Gegenläufigkeit der Rotationseinheit mit in der Regel gemeinsamen
Antriebseinheit. Bei einer aufgelösten, d. h. nicht überschneidenden Ausführung kann ein
unabhängiger Betrieb (Antrieb, Drehgeschwindigkeit, Drehrichtung) gewählt werden.
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Fig. 11 zeigt die Darstellung der Einbauart aus Fig. 10 in der Schnittdarstellung. Falls
betrieblich erwünscht, kann das Siebbogenblech (1) bei dieser Einbauvariante oben mit
einem Sieb oder undurchlässig geschlossen (1") ausgeführt werden. Hierbei ist jedoch zu
beachten, dass bei einer betrieblichen Störung der Reinigungseinrichtung keine
Überströmung der Siebeinheit möglich ist und eine Notentlastung an anderer Stelle, z. B.
durch zusätzliche höher angeordnete Öffnungen oder Überfallkanten sichergestellt werden
muss.
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Fig. 12 zeigt die beispielhafte Ausbildung eines gelenkigen Kragarmes (6). Gelangt
sperriges Treibgut, z. B. wie dargestellt, ein Holzstück (19) mit dem Mischwasser in das
Entlastungsbauwerk kann dies zwischen die erfindungsgemäße Siebeinrichtung (1) und die
Bürsten (2) der dazugehörigen Reinigungseinrichtung geraten. Um eine Beschädigung der
Einrichtung zu verhindern sind die Kragarme mit je einem Federgelenk ausgeführt. Die
Situation eines Holzstückes (19), das zwischen die Siebeinrichtung und die
Reinigungseinrichtung geraten ist, ist gestrichelt dargestellt.
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Nach mehreren Umdrehungen der Reinigungseinrichtung wird das Sperrgut in der Regel
von den Bürsten (2) bzw. der vorherrschenden Strömung erfasst und gelangt evtl. in eine
nicht störende Position, z. B. vor das Regelorgan (Drosselschieber) (13). Dort kann es
manuell entnommen werden, falls es nicht bei geöffnetem Regelorgan in den Ablaufkanal
gelangt.