DE19610743A1

DE19610743A1 - Bodenfilter für die Regenwassernutzung

Info

Publication number: DE19610743A1
Application number: DE19610743A
Authority: DE
Inventors: Thilo Herrmann
Original assignee: Thilo Herrmann
Current assignee: HERRMANN, THILO, DIPL.-GEOÖKOLOGE, 95448 BAYREUTH,
Priority date: 1995-03-20
Filing date: 1996-03-20
Publication date: 1997-05-15
Anticipated expiration: 2016-03-21
Also published as: DE19610743C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Filter für die Regenwassernutzung mit den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 1 bis 7.

Aufgabe der Erfindung ist es, Regenwasser von Dach- und Verkehrsflächen für die Nut zung als Brauchwasser zu reinigen. Zu dieser Fragestellung sind zahlreiche Erfindungen bekannt wie:

FR-A-2662454
DE-U-78 27 765
CH-A-678422
DE-A-38 21 633
DE 42 09 429.1
EP 0 655 921 A2
DE 92 18 251 U1
DE 38 19 330
DE 38 25 310.

Die Reinigung des Regenwassers wird in den Anordnungen der angeführten Beispiele durch technische Filter wie Siebe, Gewebe, etc. erzielt. Diese Vorrichtungen bedürfen der Pflege, Reinigung und Wartung. Die Unterbringung dieser Vorrichtungen erfordert einen zusätzlichen Raum, der nicht mehr zu einer anderweitigen Nutzung zur Verfügung steht. Die hier dargestellte Erfindung verzichtet überwiegend auf technische Elemente zur Reini gung, sondern nutzt das natürliche Reinungsvermögen eines Bodenkörpers 3 aus. Dabei kann der Filter mit seiner Filterfläche in eine bestehende Garten- oder Grünfläche 33 ein gebunden werden, ohne daß der Filter als technisches Element sichtbar ist. Die Beschickung des Filters erfolgt oberflächlich z. B. durch eine Rinne 14, eine gedichtete Mulde oder durch ein Rohr. Die Filteroberfläche kann eine Bepflanzung 12 mit Grasschicht, Kraut schicht oder auch Sträucher aufweisen, oder aus einer Sandfläche bestehen 37, die als Spielplatz für Kinder zur Verfügung steht. In diesem Fall kann der Filter einem Sandkasten zum Spielen für Kinder gleichen. Da die vom Filter beanspruchte Fläche nicht als Verlust an Nutzfläche empfunden wird, kann die Filterfläche auch mehrere Quadratmeter an horizonta ler Erstreckung betragen, ohne daß sie als störend empfunden wird. Der Filter wird dadurch nicht nur technischen Ansprüchen gerecht, sondern kann auch eine ästhetische und soziale Funktion haben.

Zur Nutzung des durch den Filter geleiteten Wassers, zur Anpassung an bauliche Gege benheiten, zur Gewährleistung eines sicheren, störungsfreien Betriebs und einer wirtschaft lichen Bauweise des Filters sowie wegen der Belange der Wasserwirtschaft ist jedoch ein gewisses Maß an technischen Einbauten erforderlich, die kennzeichnend für diese Erfin dung sind.

Die Ansprüche 1-7 betreffen den Aufbau des eigentlichen Filters 2. Innerhalb eines Beckens 1, dies kann eine Wanne, ein Trog oder ähnliches z. B. aus Beton oder Kunststoff sein, ist eine Filterschicht 3 eingebracht, die im einfachen Fall nur aus Sand besteht. Das Becken ist nach unten gedichtet und weist oberhalb des Bodens 8 ein Ableitsystem 10 auf, das innerhalb einer Dränschicht 11 aus Kies oder Splitt o.a. Grobstoffen eingebracht ist. Das Dränsystem entwässert in eine Ableitung 5, die beispielsweise zu einem Wasserspei cher führt. Zur Trennung von Boden und Dränschicht kann eine filterstabile Schichtung die nen oder auch ein Geotextil 9. Diese einfache Ausführung kann beispielsweise unterhalb von Regenfallrohren eingebaut werden, so daß das Regenwasser frei in den Filter einfließt. Im Eintrittsbereich des Wassers kann eine Prallplatte 111 angebracht sein, die einer Abspü lung der Filterschicht vorbeugt. Bei Anordnung des Filters für ein Fallrohr beträgt die typi sche Fläche des Filters weniger als einen Quadratmeter bis einige Quadratmeter.

Bei besonders starken Regenereignissen, bei Bodenfrost oder bei Belegung der Filterfläche mit Laub kann die Ableitung durch den Filter reduziert sein. Für diesen Fall ist ein Überlauf 13 vorgesehen, der direkt in eine Ableitung entwässert. Damit in diesem Fall kein Schmutz in die Ableitung eingetragen wird, ist der Überlauf wahlweise mit einer Tauchwand oder ei nem Sieb oder auch einer Kombination aus beidem versehen. Eine Abdeckung nach oben verhindert das Einwerfen von Gegenständen. Typischerweise gelangt also der Hauptvolu menstrom des Wassers durch die Filterschicht, ein kleiner Reststrom bei den Extremereig nissen durch den Überlauf zur Ableitung. Insbesondere wenn die Filterschicht aus Boden besteht, der mit einer Bepflanzung versehen ist, ist die Leitfähigkeit der Filterschicht etwas reduziert. Dies kann durch eine Vergrößerung der Filterfläche ausgeglichen werden. Durch die Einbeziehung des Filters in eine Mulde im umgebenden Gelände 33 kann zudem ein Rückhaltevolumen über dem Filter vorgehalten werden und die Filterfläche weiter vergrö ßert werden. Dies kann durch Einbau einer Dichtbahn 4 in den anstehenden Boden bewirkt werden.

Durch die freie Sicht auf die Filteroberfläche und den Überlauf ist eine laufende Kontrolle einfach möglich, ohne daß ein Gehäuse oder eine Abdeckung geöffnet werden muß. Der Schmutz bleibt auf der Oberfläche liegen und wird durch die Vegetation ausgekämmt und kompostiert teilweise. Durch den freien Luftzutritt tritt keine Faulung ein. Vom Dach abge spültes Laub oder Tierleichen können leicht entfernt werden.

Es ist durchweg daran gedacht den Filter 2 in Vorfertigung mit Bepflanzung 12 werkseitig zu erstellen. Dies sichert eine sofortige Betriebsbereitschaft des Filters auf der Baustelle und stellt eine sachgerechte standardisierte Herstellung sicher.

Bei beengten Raumverhältnissen auf einem Grundstück, oder auch nur wegen der beson ders rationellen Bauweise kann der Filter oberhalb eines Wasserspeichers 19 angeordnet werden. In einer besonders bevorzugten Bauweise bildet dabei die obere Wandung des Speichers 40 den Boden des Beckens oder umgekehrt der Boden des Filters die Abdeckung 40 des Speichers. Der zusätzliche Aufwand zur Erstellung des Filterbeckens be schränkt sich also auf die zusätzliche Anordnung einer Seitenwand, z. B. in Form eines Schachtrings 38. Dabei kann der Filter den Speicher in seinen Abmessungen ohne weiteres überragen. Der Einstieg in den Speicher erfolgt durch den Filter hindurch, wobei der Ein stieg 31 gleichzeitig als Überlauf 13 in den Speicher hinein ausgebildet sein kann. Innerhalb des Einstiegs kann ein Sieb- oder Filterkorb 281 vorgesehen werden. Zur Vermeidung vom Turbulenzen im Speicher bei einem Überlaufereignis, können Leitvorrichtungen innerhalb des Speichers angebracht sein, die das Wasser an der Innenwandung entlang führen oder auch eine Ableitung durch ein Rohr. Es ist auch möglich den Boden des Filters durchlässig auszuführen.

Nun ist es unvermeidbar, daß ein dem Filter nachgeordneter Wasserspeicher nach langen Regenperioden einmal vollständig gefüllt ist. Aus wasserwirtschaftlicher Sicht ist eine voll ständige Versickerung des Überlaufwassers wünschenswert um auf ein Ableitungsnetz verzichten zu können. Dabei wird wegen der Filterwirkung die oberflächliche Versickerung über einen bewachsenen Bodenkörper bevorzugt. Aus Gründen des Frostschutzes ist eine maximale Füllhöhe im Speicher unterhalb des frostgefährdeten Bereichs erwünscht. Daraus ergibt sich eine maximale Füllhöhe im Speicher von etwa 1 m unter Gelände. Für die Höhe eines Überlaufs ergibt sich dadurch etwa dieselbe Höhe. Um eine oberflächliche Versicke rung des Überlaufs zu bewirken, müßte also eine Vertiefung im Gelände von mehr als 1 m geschaffen werden, z. B. eine Versickerungsmulde mit einer Tiefe von 1,30 m.

Dies bedeutet einen erheblichen Bauaufwand und ist nicht in jedem Fall durchführbar. Dieses Problem löst die gezeigte Erfindung durch den Einbau einer Verschlußeinrichtung 15, unterhalb des Filters oder jedenfalls in der Ableitung des Filters. Die Verschlußeinrich tung kann ein Ventil sein, z. B. ein Schwimmerventil. Bei Erreichen eines vorgegeben maxi malen Wasserstandes in der Ableitung des Filters bzw. in einem darunter befindlichen Speicher, schließt das Ventil und verhindert ein weiteres Abfließen von Wasser in die Ablei tung bzw. den Wasserspeicher. Bei einer Verlegung der Ableitung unterhalb der Frosttiefe kann diese nicht einfrieren, bei einer Verlegung der Ableitung innerhalb der Frosttiefe bleibt die Leitung bei entsprechender Einstellung des Ventils trotzdem, wenigstens teilweise leer. Wegen der laufenden Entnahme von Brauchwasser aus dem Speicher würde diese Teilfül lung ohnehin nur kurze Zeit anhalten, so daß eine Einfriergefahr nicht gegeben ist. Zur Kontrolle des Ventils oder auch nur zur Verhinderung der Ableitung von Wasser ist dieses auch zur Handbetätigung 20 vorgesehen. Bei geschlossenem Ventil und gleichzeitig in den Filter fließendem Wasser überstaut sich der Filter und das Wasser tritt über einen Überlauf oder auch nur über den Rand des Filters zur Seite hin aus. Das Überlaufwasser fällt also in Höhe der Geländeoberkante an und kann ohne Schwierigkeit auch oberflächlich in eine vorhandene Geländesenke oder eine entsprechende Fläche zur Aufnahme des Wassers abgeleitet bzw. in den Boden oberflächlich infiltriert werden.

Während langer Trockenzeiten ist u. U. eine Bewässerung des Filters zum Erhalt der Verge tation erwünscht. Zu diesem Zweck ist an eine wasserleitende Verbindung vom Speicher zum Filter gedacht. Dabei kann die Wasserleitung anstelle einer Pumpe ohne Fremdener gie nur durch kapillaren Aufstieg in der Leitung bzw. in einer Füllung der Leitung erfolgen.

Fig. 1 zeigt die typische Ausbildung eines Bodenfilters im vertikalen Querschnitt. In dieser Bauform wird der Filter in der Nähe oder direkt unterhalb der Fallrohre von Dach flächen angebracht. Das Überlaufwasser wird über den Überlauf 13 in die Ableitung 5 ge führt.

Fig. 2 zeigt einen Filter bei dem bei Füllung der Ableitung 5 eine Absperrung des Filterab laufs 10 erfolgt. Das Überlaufwasser, das bei einem vollen nachgeordneten Wasserspeicher anfällt, fließt in diesem Fall über den seitlichen Überlauf 13 des Filters ab.

Der Sinn dieser Einrichtung besteht darin, das Überlaufwasser bei vollem Speicher ober flächlich ableiten zu können, beispielsweise in eine anschließende Versickerungsmulde.

Fig. 3 zeigt die Kombination aus einem Filter mit einem darunter befindlichen Speicher. Die Speicherwandung dient als Boden des Filters. Dieser ist z. B. für die Aufnahme des gesam ten Dachabflusses eines Gebäudes vorgesehen. Das Überlaufwasser des Filters gelangt über den Einstieg 31 und einen darin befindlichen Filterkorb 281 in den Speicher. Auf der linken Seite ist ein Beispiel gezeigt wie die Filterfläche unter Verwendung einer Dichtbahn 4 seitlich vergrößert sein kann. Die Dichtbahn kann einfach zwischen Filter und Speicher eingeklemmt sein. Der Filter kann eine Baueinheit mit der Speicherabdeckung bzw. dem Speicher bilden.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel mit einem ebenen Filterboden, der gleichzeitig als Speicherabdeckung fungiert. Der Überlauf 13 und die obere Filterfläche 37 sind ins Niveau an die Umge bung angeglichen. Der Überlauf 131 mündet in den Speicher. Der Ablauf 7 und der Über lauf 131 können im Speicher in einer gemeinsamen Leitung zusammengeführt sein, wobei sich in dieser Leitung auch eine hier nicht gezeichnete Verschlußeinrichtung (Fig. 7, 15) be finden kann.

Fig. 5 zeigt einen einfachen Filter nur mit Filterschicht 3 und seitlichen Überlauf, Ableitsy stem 19 und Ableitung 5.

Fig. 6 zeigt einen ebensolchen Filter, zusätzlich mit einem Überlauf 13 und einer Tauchwand 27 versehen.

Fig 7. zeigt einen Filter mit Verschlußeinrichtung 15 im Ablauf 5, wobei ein Schwimmer 23 zur Betätigung des Verschlusses vorgesehen ist. Die Verschlußeinrichtung kann in gleicher Weise auch innerhalb eines Wasserspeichers eingebaut sein, wie er in Fig. 3 oder 4 ge zeigt ist. Der Filter oder der Wasserspeicher mit Verschlußeinrichtung nach Fig 5, 6 oder 7 kann sich auch innerhalb eines Gebäudes befinden, falls dies erforderlich ist. Der ge wünschte Effekt des oberflächennahen Austritts von Überlaufwasser im Freigelände kann durch eine Öffnung in der Zuleitung dann ebenfalls bei einer Unterbringung von Speicher und/oder Filter im Keller erzielt werden.

Bezugszeichenliste

1 Becken
2 Filter
3 Filterschicht
4 Dichtbahn
5 Ableitung
6 Filter auf Speicher
7 Entwässerung
8 Filterboden
9 Geotextil
10 Dränsystem
11 Dränschicht
111 Prallplatte
12 Bepflanzung
13 Überlauf
14 Zuleitung
15 Verschlußeinrichtung
16 Ableitung mit Schwimmer
17 Schwimmer
18 Seitenwände des Beckens
19 Wasserspeicher
20 Handbetätigung
21 Begrenzungen neben Becken
23 Schwimmer in Ableitung
25 Schwimmer in Speicher
27 Tauchwand
28 Sieb
281 Siebkorb
29 Abdeckung
30 Mulde
31 Einstieg
33 Grünfläche, umgebendes Gelände
37 Sandfläche
38 Schachtring
40 Konus

Claims

1. Filter (2) in vorgefertigter Bauweise, bestehend aus einem nach oben geöffneten Becken (1), einer darin eingebrachten Filterschicht (3) und wenigstens einer Ableitung, wobei der Filter zur Reinigung von Abwasser, vorzugsweise Regenwasser vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschicht (3) aus einem Schüttstoff oder einer Mischung von Schüttstoffen besteht, vorzugsweise aus Boden und/oder Sand, daß der Filter zur Beschickung mit Wasser von der Seite oder von oben auf die Filterschicht (3) vorgesehen ist, daß das Becken und/oder die Filterschicht (3) eine Entwässerung aufweist.

2. Filter nach Abspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter wenigstens einen Überlauf aufweist, der aus dem Bereich oberhalb der Filterschüttung entwässert.

3. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschicht (3) eine werkseitige Bepflanzung (12) aufweist.

4. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter im Erdreich eingebaut ist.

5. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschüttung und/oder die Bepflanzung nach oben hin frei liegt und mit der Atmosphäre kommuniziert.

6. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (2) über einem Wasserspeicher (19) angeordnet ist.

7. Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserspeicher (19) den Filter (6) trägt.

8. Filter nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Becken in seiner horizontalen Erstreckung den Speicher überragt.

9. Filter nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter oder das Becken bzw. dessen Boden (8) die obere Begrenzung des Wasserspeichers (19) bildet.

10. Filter nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale Querschnittsfläche des Beckens kleiner ist als die des Speichers.

11. Filter nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Begrenzung oder Wandung des Speichers (19) wenigstens in Teilbereichen den Boden oder die untere Wandung (8) des Filters bildet.

12. Filter nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (6) und/oder das Becken eine Baueinheit mit dem Wasserspeicher (19) bildet und/oder aus vorgefertigten Elementen hergestellt ist.

13. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schüttstoff Sorbentien wie Humus und/oder Rinde und/oder Kompost und/oder technische Substrate enthält.

14. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschicht aus mehreren Schichten aufgebaut ist.

15. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschicht (3) ggf. unter Einbeziehung von seitlichen Begrenzungen (21) außerhalb des Beckens eine Mulde bildet.

16. Filter nach einem-der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Filterschicht eine Dränschicht (11) eingebracht ist und/oder daß die Dränschicht ein Ableitsystem (10) aufweist und/oder daß zwischen Filterschicht (3) und Dränschicht (11) eine Zwischenschicht, vorzugsweise ein Geotextil (9) eingebracht ist.

17. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Ableitung des Filters eine Verschlußeinrichtung (15) aufweist.

18. Filter nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtung (15) in Abhängigkeit vom Wasserstand in der Ableitung (16) oder im Falle der Ansprüche 6 und verbundene in Abhängigkeit vom Wasserstand im Speicher betätigt wird.

19. Filter nach einem der Ansprüche 17 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtung über einen Schwimmer (17) gesteuert ist.

20. Filter nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtung aus einem Schwimmer, vorzugsweise einer Schwimmerkugel und einer davor liegenden Öffnung gebildet ist.

21. Filter nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtung (15) zur manuellen Betätigung vorgesehen ist.

22. Filter nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet daß die Verschlußeinrichtung in Abhängigkeit der Temperatur gesteuert ist und/oder daß die Verschlußeinrichtung ein Thermostatventil ist.

23. Filter nach einem der Ansprüche 2 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Überlauf in die Entwässerung der Filterschüttung und/oder in eine Ableitung im Bereich unterhalb des Filters entwässert.

24. Filter nach einem der Ansprüche 2 bis 23; dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Oberlauf mit einer Tauchwand und/oder einer Siebeinrichtung versehen ist.

25. Filter nach einem der Ansprüche 2 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Oberlauf in den Bereich neben dem Filter entwässert.

26. Filter nach Abspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oberlauf durch oder über den Rand des Beckens ausgeführt ist.

27. Filter nach einem der Ansprüche 2 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Überlauf in den Wasserspeicher (19) entwässert.

28. Filter nach einem der Ansprüche 2 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überlauf in die Ableitung vor der Verschlußeinrichtung (15) entwässert.

29. Filter nach einem der Ansprüche 2 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oberlauf in die Ableitung nach der Verschlußeinrichtung (15) entwässert.

30. Filter nach einem der Ansprüche 6 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Filters bzw. des Beckens (6) wenigstens ein Einstieg (31) in den Wasserspeicher (19) im Filter (6) angeordnet ist.

31. Filter nach Abspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstieg (31) in den Wasserspeicher wenigstens teilweise als Überlauf ausgebildet ist.

32. Filter nach einem der Ansprüche 30 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstieg oder die Abdeckung des Einstiegs bzw. der Rand der Abdeckung (29) als Tauchwand und/oder Sieb ausgebildet ist.

33. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet daß das Becken aus Seitenwänden (14) und Boden (8) hergestellt ist, wobei die Seitenwand vorzugsweise durch einen zylindrischen Schachtring (38) gebildet ist.

34. Filter nach Abspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Filters durch einen Konus, vorzugsweise einen konzentrischen Konus (40) gebildet ist.

35. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Becken wenigstens in Teilbereichen aus einer Dichtbahn (4) hergestellt ist.

36. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Becken ein Betonfertigteil oder Kunststoffteil ist.

37. Filter nach einem der Ansprüche 5 und nachfolgende, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter und/oder im Falle von Anspruch. 12 und verbundene die Filterspeichereinheit eine Leitung vom Wasserspeicher zum Filter aufweist.

38. Filter nach einem der Ansprüche 4 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Begrenzung des Beckens bzw. dessen Rand in der Höhe des umgebenden Geländeniveaus oder etwas darunter ggf. etwas darüber liegt.

39. Filter nach einem der Ansprüche 17 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtung (15) nahe der unteren Begrenzung des Filters oder im Filter selbst angebracht ist.

40. Filter nach einem der Ansprüche 19 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (23) unterhalb der möglichen Frosttiefe im Boden, vorzugsweise innerhalb der Ableitung des Filters bzw. im Falle von Anspruch 6 und verbundene innerhalb des Speichers angeordnet ist.

41. Filter nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle von Sieben synonym Rechen eingesetzt sind.