DE102008000775B4

DE102008000775B4 - System zur Reinigung von Oberflächenwasser

Info

Publication number: DE102008000775B4
Application number: DE200810000775
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dr. 42699 Quarg-Vonscheidt; Helmut Dr. 44581 Grüning
Original assignee: DR PECHER AG; Dr Pecher AG 40699; PECHER AG DR
Current assignee: DR PECHER AG; Dr Pecher AG 40699; PECHER AG DR
Priority date: 2008-03-19
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2011-06-30
Anticipated expiration: 2028-03-20
Also published as: DE102008000775A1

Abstract

System zur Reinigung von Oberflächenwasser, umfassend einen ersten Schacht (102) zur Einleitung von Oberflächenwasser, einen zweiten Schacht (104) zur Behandlung des eingeleiteten Oberflächenwassers mittels mindestens eines Filterelements (120) und eine Verbindungsleitung (112) zur Beförderung des Oberflächenwassers vom ersten Schacht (102) zum zweiten Schacht (104), wobei dem Filterelement (120) unabhängig von der Menge des in den ersten Schacht (102) einfließenden Oberflächenwassers nur eine nach oben begrenzte Wassermenge zufließt, dadurch gekennzeichnet, dass eine von dem ersten Schacht wegführende Bypassleitung (114) angeordnet ist, mittels welcher das über die vorgegebene Durchflussmenge hinausgehende Oberflächenwasser aus dem ersten Schacht (102) in einen weiteren Schacht (106) oder in den Boden oder in ein Gewässer geleitet wird, und dass unter Berücksichtigung der bautechnisch möglichen hydrostatischen Druckverhältnisse in dem ersten Schacht (102) und in dem zweiten Schacht (104) die Begrenzung der Durchflussmenge durch die Dimensionierung der Durchlässigkeit des Filterelements (120) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Reinigung von Oberflächenwasser.
Aus Gründen des Umweltschutzes und aufgrund gesetzlicher Vorschriften ist es erforderlich, Oberflächenabflüsse, insbesondere Regenwasser, vor der Einleitung in den Boden oder in ein Gewässer zu reinigen.
Ein aus dem Stand der Technik bekanntes System zur Reinigung von Oberflächenwasser ist in der DE 102 31 241 A1 beschrieben. Dieses System besteht insbesondere aus einem ersten Schacht zur Einleitung von Oberflächenwasser, einem zweiten Schacht zur Reinigung des Wassers und einem dritten Schacht zur Ableitung des gereinigten Wassers. Die Reinigung des Wassers im zweiten Schacht erfolgt insbesondere dadurch, dass Wasser von unten nach oben durch ein Filterelement aus porösem Beton gedrückt wird. Versuche mit dem System haben gezeigt, dass das Filterelement sich regelmäßig zusetzt und dann immer weniger Wasser durch das Filterelement gespült wird. Da das Zusetzen des Filters sehr unregelmäßig erfolgt, ist es für eine effiziente Wasserreinigung erforderlich, den Zustand des Filters regelmäßig zu prüfen und diesen dann ggf. zu reinigen oder auszutauschen. Dies verursacht einen hohen Wartungsaufwand und dementsprechend hohe Kosten.
Ein weiterer Nachteil des in DE 102 31 241 A1 beschriebenen System besteht darin, dass ein hohes Wasservolumen ungehindert über eine Überlaufleitung von dem ersten Schacht in den oberen Teil des zweiten Schachts strömen kann. Dies hat den Nachteil, dass auf der Ablaufseite der Filter oberflächig verschmutzen kann, was eine Reinigung durch Rückspülen erschwert. Dadurch wird die Effizienz des Filters negativ beeinflusst.
Aus US 2003/0127377 A1 ist ein System zu Reinigung von Oberflächenwasser bekannt. Das System umfasst ein Vorreinigungsbecken, in welchem Partikeln mit einer größeren Dichte als Wasser zu Boden absinken und somit entfernt werden, ein Reservoir zur Zwischenlagerung des zu reinigenden Wassers sowie ein Filterbecken zur abschließenden Reinigung. Mit Hilfe eines Regelelements wird der Volumenstrom vom Reservoir zum Filterbecken geregelt.
Aus CH 680 673 A1 ist eine Anlage zur Behandlung von verunreinigtem Regenwasser bekannt. Bei dieser Anlage wird das Regenwasser zunächst auf einer in Abschnitte aufteilbaren Sammelfläche gesammelt und einem Sammelbecken zugeleitet. Bei einem Schadenereignis kann durch Schließen entsprechender Schieber das stark belastete Wasser einem Sammelbecken zugeführt und dort zurückgehalten werden, bis das Schadenereignis vorüber ist.
Aus DE 43 07 288 A1 ist ein Verfahren zur Abwasserreinigung bekannt, mit welchem ein Spitzenanfall von Abwasser in kleineren Anlagen gereinigt werden kann. Zur Erhöhung der Speicherkapazität wird in dieser Schrift auf die Möglichkeit einer zusätzlichen Kammer hingewiesen, welche im Falle von großen Niederschlägen über eine Bypassleitung befüllbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein effizientes und wartungsfreundliches System zur Reinigung von Oberflächenwasser zur Verfügung zu stellen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Ein erfindungsgemäßes System zur Reinigung von Oberflächenwasser umfasst einen ersten Schacht zur Einleitung von Oberflächenwasser, einen zweiten Schacht zur Behandlung des eingeleiteten Oberflächenwassers mittels mindestens eines Filterelements und eine Verbindungsleitung zur Beförderung des Oberflächenwassers vom ersten Schacht zum zweiten Schacht. Dem Filterelement fließt unabhängig von der Menge des in den ersten Schacht einfließenden Oberflächenwassers nur eine nach oben begrenzte Wassermenge zu. Ferner ist eine von dem ersten Schacht wegführende Bypassleitung angeordnet, mittels welcher das über die vorgegebene Durchflussmenge hinausgehende Oberflächenwasser aus dem ersten Schacht in einen weiteren Schacht oder in den Boden oder in ein Gewässer geleitet wird. Unter Berücksichtigung der bautechnisch möglichen hydrostatischen Druckverhältnisse in dem ersten Schacht (102) und in dem zweiten Schacht (104) erfolgt die Begrenzung der Durchflussmenge durch die Dimensionierung der Durchlässigkeit des Filterelements (120). So wird gewährleistet, dass dem Filterelement – unabhängig von der Menge des in den ersten Schacht eingeleiteten Oberflächenwassers – nur eine begrenzte Wassermenge zugeführt wird. Über den Begrenzungswert hinausgehendes Oberflächenwasser passiert den Filter nicht. Die Begrenzung des maximalen Zuflusses in die zweite Kammer verringert nicht nur die Gesamtbelastung des Filters. Sie gewährleistet zudem eine längere Standzeit des Filterelements, da die Belastungsschwankungen geglättet sind und dadurch eine relativ gleichmäßige Belastung vorliegt. Dies ermöglicht eine Verlängerung der Wartungsintervalle des Filterelements. Durch die Anordnung der Verbindungsleitung und des Bypasses ist der hydrostatische Druck in dem ersten Schacht auf frei wählbare Werte begrenzbar. Der Bypass hat ferner den Vorteil, dass nicht gereinigtes Wasser weder direkt noch indirekt mit dem Filterelement in Kontakt kommt und dieses daher in keiner Weise negativ beeinträchtigt. Das erfindungsgemäße System ist daher nicht nur besonders ausfallsicher, sondern auch kostengünstig zu realisieren.
Um sicherzustellen, dass das erfindungsgemäße System korrekt arbeitet, kann die Durchflussmenge im Bereich der Verbindungsleitung kontrolliert werden. Dies kann dadurch geschehen, dass im Bereich der Verbindungsleitung ein Durchflussmengenmesser angeordnet ist.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist die Bypassleitung zur Änderung des maximalen hydrostatischen Drucks im ersten Schacht höhenverstellbar. Dadurch lässt sich der maximale hydrostatische Druck in dem ersten Schacht auf den Zustand des Filterelements anpassen. Beispielsweise kann nach einer vorgegebenen Betriebszeit das Niveau der Bypassleitung und somit der maximale hydrostatische Druck im ersten Schacht erhöht werden. So kann der Durchsatz durch ein ggf. verschmutztes Filterelement wieder erhöht werden und das erfindungsgemäße System effizient weiterbetrieben werden, ohne dass eine vorzeitige Reinigung oder ein Austausch des Filterelements erforderlich ist.
Eine besonders geeignete und einfache Möglichkeit, eine Höhenverstellbarkeit der Bypassleitung zu gewährleisten, ist es, die Bypassleitung zur Höhenverstellung mindestens teilweise um eine im wesentlichen horizontale verlaufende Achse schwenkbar zu lagern. So kann die Bypassleitung beispielsweise durch einfaches Verschwenken auf zwei verschiedene Höhenniveaus eingestellt werden.
Vorzugsweise wird die Durchflussmenge in Bezug auf die zu entwässernde Fläche auf 20 l/(s·ha), bevorzugt auf 10 oder 15 l/(s·ha) und besonders bevorzugt auf 5 l/(s·ha) begrenzt. Bei passiven Systemen, deren Durchflussmenge mit Hilfe der Durchlässigkeit des Filterelements begrenzt wird, ist zu erwarten, dass die Durchflussmenge sich mit zunehmender Betriebszeit verringert. Daher sollte die Durchflussmenge mit einer gewissen Toleranz beaufschlagt werden. Je größer die Toleranz gewählt wird, desto größer können auch die Wartungsintervalle für das System gewählt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Filterelement in Vlies und/oder Geotextilien gehüllten Füllkörper. Die Verwendung solcher umhüllten Füllkörper hat den Vorteil, dass diese leicht austauschbar sind, was den zeitlichen Aufwand bei der Wartung stark vermindert. Ferner können die Geotextilien bzw. Vliese und die Füllkörper so miteinander kombiniert werden, dass Konglomerate in die Umhüllungen eindringen, nach dem Kontakt mit dem Füllmaterial jedoch nicht wieder aus diesen austreten können. Vorteilhaft ist auch, dass die Füllkörper relativ zueinander beweglich sind. Dadurch ist die Durchlässigkeit des Filterelements im Vergleich zu einem starren Filterelement, wie beispielsweise einer Betonplatte, flexibler. Die Durchlässigkeit kann sich durch die relative Verschiebung der Füllkörper zueinander selbst wieder verbessern, ohne dass dazu eine Eingriff von außen erforderlich ist.
Um sicherzustellen, dass die umhüllten Formkörper auch bei Einwirkung hoher hydrostatischer Drücke ein im wesentlichen homogenes Filterelement bilden und das zu reinigende Wasser nicht ungehindert zwischen diesen hindurchströmen kann, werden diese vorzugsweise zwischen zwei Trennelementen angeordnet. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das von den Trennelementen umschlossene Volumen im Wesentlichen dem zur Lagerung erforderlichen Volumen der von den Vliesen bzw. Geotextilien umhüllten Formkörper entspricht.
Die Funktionssicherheit eines erfindungsgemäßen Systems kann weiter erhöht werden, wenn das Filterelement mindestens ein Dichtelement aufweist. Ein solches Dichtelement sollte insbesondere zwischen dem Filterelement und dem zweiten Schacht angeordnet werden, um zu verhindern, dass Wasser ungefiltert zwischen dem Filterelement und der Innenwand des zweiten Schachtes sowie zwischen dem Filterelement und dem in dieses hineinragenden Teil der Verbindungsleitung hindurchströmen kann.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes System in einer schematischen Schnittdarstellung,
2 das in 1 gezeigte erfindungsgemäße System in einer Ansicht von oben.
Die 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 100. Es umfasst einen ersten Schacht 102, einen zweiten Schacht 104 und einen dritten Schacht 106, welche unterhalb der Erdoberfläche 108 installiert sind. Zu reinigendes Oberflächenwasser wird über einen Zulaufkanal 110 in den ersten Schacht 102 eingeleitet. Sobald ein gewisser Wasserstand erreicht ist, kann Wasser vom ersten Schacht über eine Verbindungsleitung 112 in den zweiten Schacht 104 strömen.
Ein im zweiten Schacht angeordnetes Filterelement ist so dimensioniert, dass die Durchflussmenge in Bezug auf die Abwasserfläche, von welcher das Oberflächenwasser in den ersten Schacht 102 eingeleitet wird, auf maximal 15 l/(s·ha) begrenzt ist. Da die Verbindungsleitung 112 und der untere Bereich des zweiten Schachtes 104 bei normalem Zufluss vom Wasser durchströmt werden, fließt überschüssiges Wasser nicht durch die Verbindungsleitung 112, sondern führt so lange zu einem Anstieg des Wasserstands im ersten Schacht 102, bis das Wasser über eine Bypassleitung 114 unmittelbar vom ersten Schacht 102 in den dritten Schacht 106 strömt.
Der zweite Schacht 104 ist in einen unteren Teil 116 und einen oberen Teil 118 gegliedert, wobei die Trennung der Teile durch das Filterelement 120 erfolgt. Als Filterelement 120 ist zwar grundsätzlich jedes bekannte Element, insbesondere auch eine poröse Betonplatte, einsetzbar. Im vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel setzt sich das Filterelement jedoch aus einem unteren Trennelement 122, einen oberen Trennelement 124 und aus dazwischen angeordneten, in Geotextilien gehüllten Füllkörpern zusammen. Die mit den Füllkörpern gefüllten Geotextilien sind segmentförmig ausgebildet und werden nachfolgend als Filtersegmente 126 bezeichnet. Die Filtersegmente 126 sind dicht gepackt nebeneinander und übereinander zwischen den Trennelementen 122, 124 angeordnet.
Sowohl innen im Bereich der Verbindungsleitung 112 als auch außen im Bereich der Wand des zweiten Schachts 104 sind die Filtersegmente 126 durch Dichtelemente (nicht dargestellt) gegenüber den Anlagebereichen abgedichtet.
Wasser, das über die Verbindungsleitung 112 in den unteren Teil 116 des zweiten Schachts 104 eingeleitet wurde, wird anschließend durch die Filtersegmente 126 des Filterelements 120 in den oberen Teil 118 des zweiten Schachts 104 gedrückt, sobald sich im unteren Teil ein ausreichend großer hydrostatischer Druck aufgebaut hat. Ein Vorteil dieses Prinzips ist, dass sich viele Feststoffe bereits am Boden des ersten Schachts 102 absetzen und somit das Filterelement 120 nicht zusetzen können.
Das durch das Filterelement 120 geförderte, gereinigte Wasser kann vom oberen Teil 118 des zweiten Schachts 104 über eine weitere Verbindungsleitung 128 in den dritten Schacht 106 strömen. Mittels einer Ventilklappe 130 wird sichergestellt, dass kein ungereinigtes, über die Bypassleitung 114 in den dritten Schacht 106 geströmtes Wasser durch die Verbindungsleitung 128 in den zweiten Schacht 104 zurückströmt.
Wie in 1 gezeigt, ist das im dritten Schacht 106 angeordnete Endstück 132 der Bypassleitung 114 um seine horizontale Achse schwenkbar gelagert. Es kann die mit durchgezogenen Linien dargestellte niedrige und die mit gestrichelten Linien eingezeichnete hohe Position einnehmen. Durch ein Verschwenken des Endstücks 132 von der niedrigen in die hohe Position wird der im ersten Schacht 102 erforderliche hydrostatische Druck, der erforderlich ist, damit Wasser über die Bypassleitung von dem ersten Schacht 102 in den zweiten Schacht 106 überströmen kann, erhöht. Dadurch wird bei gleichbleibendem Gegendruck aus dem unteren Teil 116 des zweiten Schachts 104 im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Durchflussmenge durch die erste Verbindungsleitung 112 erhöht.
Nimmt der Gegendruck aus dem unteren Teil 116, z. B. aufgrund eines sich zusetzenden Filterelements 120, zu, kann die Durchflussmenge durch Veränderung der Position des Endstücks 132 entsprechend angepasst werden.
Bezugszeichenliste

100: erfindungsgemäßes System
102: erster Schacht
104: zweiter Schacht
106: dritter Schacht
108: Erdoberfläche
110: Zulaufkanal
112: Verbindungsleitung
114: Bypassleitung
116: unterer Teil des zweiten Schachts
118: oberer Teil des zweiten Schachts
120: Filterelement
122: unteres Trennelement
124: oberes Trennelement
126: Filtersegment
128: weitere Verbindungsleitung
130: Ventilklappe
132: Endstück

Claims

System zur Reinigung von Oberflächenwasser, umfassend einen ersten Schacht (102) zur Einleitung von Oberflächenwasser, einen zweiten Schacht (104) zur Behandlung des eingeleiteten Oberflächenwassers mittels mindestens eines Filterelements (120) und eine Verbindungsleitung (112) zur Beförderung des Oberflächenwassers vom ersten Schacht (102) zum zweiten Schacht (104), wobei dem Filterelement (120) unabhängig von der Menge des in den ersten Schacht (102) einfließenden Oberflächenwassers nur eine nach oben begrenzte Wassermenge zufließt, dadurch gekennzeichnet, dass eine von dem ersten Schacht wegführende Bypassleitung (114) angeordnet ist, mittels welcher das über die vorgegebene Durchflussmenge hinausgehende Oberflächenwasser aus dem ersten Schacht (102) in einen weiteren Schacht (106) oder in den Boden oder in ein Gewässer geleitet wird, und dass unter Berücksichtigung der bautechnisch möglichen hydrostatischen Druckverhältnisse in dem ersten Schacht (102) und in dem zweiten Schacht (104) die Begrenzung der Durchflussmenge durch die Dimensionierung der Durchlässigkeit des Filterelements (120) erfolgt.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Verbindungsleitung (112) ein Durchflussmengenmesser angeordnet ist.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassleitung (114) zur Änderung des maximalen hydrostatischen Drucks im ersten Schacht (102) höhenverstellbar ist.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassleitung (114) zur Höhenverstellung mindestens teilweise um eine im Wesentlichen horizontal verlaufende Achse schwenkbar gelagert ist.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussmenge in Bezug auf die zu entwässernde Fläche begrenzt ist, vorzugsweise auf 20 l/(s·ha) oder 15 l/(s·ha) oder 10 l/(s·ha) oder besonders bevorzugt auf 5 l/(s·ha).
System zur Reinigung von Oberflächenwasser nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (120) in Vlies und/oder in Geotextilien gehüllte Füllkörper aufweist.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (120) zwei Trennelemente (122, 124) umfasst und dass die in Vlies und/oder Geotextilien gehüllten Füllkörper zwischen diesen Trennelementen (122, 124) angeordnet sind.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (120) durch Dichtelemente gegenüber seinen Anlagebereichen abgedichtet ist.