DE19622727C1 - Anlage zur Reinigung von Niederschlagswasser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Reinigung von Niederschlagswasser nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

Vielfach wird Niederschlagswasser, auch aus dichter Wohn­ bebauung und von stark befahrenen, unmittelbar in Bäche oder Flüsse eingeleitet. Das eingeleitete Wasser ist je­ doch häufig schadstoffbelastet, wobei die Hauptbelastung in einem hohen CSB und BSB₅-Gehalt sowie in hohen Konzen­ trationen der Schwermetalle Cadmium, Kupfer, Blei und Zink vorliegen. Es ist zwar möglich, durch technische Maßnahmen, wie zum Beispiel durch in Klärwerken bewährte Techniken durch Fällung und/oder Flockung das verunreinigte Nieder­ schlagswasser zu reinigen, bevor es abgeleitet wird. Wegen der sporadisch anfallenden, indessen großen Wassermengen müßten apparatetechnische Reinigungsanlagen sehr groß di­ mensioniert werden. Das wäre mit einem entsprechend hohen Aufwand an Investitionen und laufenden Betriebskosten ver­ bunden.

Es ist daher auch bereits bekanntgeworden, das Nieder­ schlagswasser in Pflanzenkläranlagen oder mittels bewach­ sener Bodenfilteranlagen zu reinigen. Dazu wird das Nie­ derschlagswasser wie in herkömmlichen Systemen zur Puffe­ rung und Sedimentation in ein Rückhaltebecken eingeleitet. Das Rückhaltebecken bildet einen Stauraum. Dem Rückhalte­ becken ist ein ggf. bewachsener Bodenfilter nachgeschaltet. Ist das Rückhaltebecken bis in Höhe des Überlaufs zum Bo­ denfilter aufgestaut, wird das darüber hinwegfließende Wasser anschließend im Bodenfilter gereinigt. Diese Rei­ henanordnung hat jedoch einige Nachteile. Zum einen erfor­ dert sie einen erheblichen Platzbedarf, da neben der Flä­ che für das Rückhaltebecken auch die Fläche für die Boden­ filteranlage bereitgestellt werden muß. Überdies ist zu berücksichtigen, daß nach einem Regenereignis der Anfall des Niederschlagswassers im Rückhaltebecken zuerst expo­ nentiell ansteigt, ehe die zulaufende Menge auf einen mehr oder weniger niedri­ gen Wert zurückfällt. Für den Fall extremen Wettergeschehens sind die Anlagen mit Überläufen ausgestattet, über die das Wasser weitgehend ungereinigt abläuft. Dabei wird beobachtet, daß das dem System (Rückhaltebecken und Bodenfil­ teranlage) zufließende Wasser weniger stark verunreinigt ist, als das über dem Überlauf in das Gewässer abfließende Wasser. Die Ursache ist darin zu sehen, daß die hauptsächliche Verunreinigung des Niederschlagswassers in der Anfangsphase er­ folgt; die trockene Oberfläche mit der im Laufe der Zeit angesammelten Schad­ stoffbedeckung wird "abgewaschen". Der "Spülstoß" transportiert die mengen- und konzentrationsmäßig wesentliche Schadstofffracht. Der nachfolgende Was­ serstrom bildet demgegenüber zwar die höhere hydraulische Belastung des Systems (bis hin zum Überlaufen), führt aber in der Regel eine deutlich geringere Schadstofffracht mit sich. Es ist daher sinnvoll, das relativ weniger belastete Was­ ser, das das System zum Überlaufen bringen würde, vor dem Einleiten in das System direkt in den Ablauf zu leiten.

Aus G. Geller et al: "Bewachsene Bodenfilter . . .", Wasser+Boden, 8/1991, S. 477-495 ist bekannt, für eine Pflanzenkläranlage ein Becken am Rand mit einem bewachsenen Bodenfilter zu versehen, aus dem gereinigtes Wasser im unteren Teil des Bodenfilters über Dränrohre entnommen wird.

Aus US 5 232 307-A ist bekannt, Niederschlagswasser verschiedenen Ablaufrohren zuzuführen, je nachdem, ob es sich um einen normalen Niederschlag oder um ein Regenereignis mit großer und länger anhaltender Wasserzufuhr handelt. Es wird eine hydraulische Weiche vorgesehen, welche automatisch durch das abgeleitete Wasser gesteuert wird. Hierbei wird bereits die Erkenntnis verwendet, daß nur zu Beginn eines Spülstoßes das Niederschlagswasser relativ stark verunreinigt ist, während nachfolgendes Wasser verhältnismäßig sauber ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine platzsparende Anlage zur Reini­ gung von Niederschlagswasser zu schaffen, deren Wasserführung zudem verhin­ dert, daß die in das System eingetragene Schadstofffracht bei hydraulischer Überbeanspruchung über den Überlauf abgeleitet wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Anlage ist das ggf. mit Pflanzen bestandene Bodenfilter am Rand des Rückhaltebeckens als umlaufender Filterdamm angeordnet. Es erstreckt sich vor­ zugsweise über den gesamten Umfang des Rückhaltebeckens. Sein Niveau liegt deutlich oberhalb des Beckenbodens, je­ doch unterhalb des Randes des Rückhaltebeckens. Im Boden­ filter sind ferner Auffangmittel für gereinigtes Wasser angeordnet, das über eine Ablaufleitung zu dem Ablaufbau­ werk geführt wird. Das Zulaufbauwerk weist eine innerhalb des Beckens allseitig zum Rand mit Abstand mündende Zu­ laufleitung auf, über die das verunreinigte Oberflächen­ wasser eingetragen wird. Eine Abzweigleitung der Zulauf­ leitung führt vor einen Überlauf, dessen Niveau oberhalb des Niveaus des Bodenfilters, jedoch unterhalb des oberen Randes des Rückhaltebeckens liegt.

Im Normalbetrieb wird das in das Rückhaltebecken zulau­ fende Niederschlagswasser vollständig durch das Bodenfil­ ter (Filterdamm) gereinigt und gelangt über die Auffang­ mittel, die gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung von Dränrohren gebildet sind, zum Ablaufbauwerk. Abhängig von einem Stau im Ablaufbauwerk kann dabei der Wasserstand im Rückhaltebecken auf einer minimalen Höhe gehalten werden. Da vorzuziehen ist, das Bodenfilter mit geeignetem Pflan­ zenbewuchs zu versehen, ist das Mindestniveau derart, daß das Bodenfilter über eine gewisse Höhe über das Mindest­ niveau hinaus steht.

Bei einem Regenereignis fließt mit dem Spülstoß das stark verschmutzte Niederschlagswasser in der beschriebenen Art und Weise in das Rückhaltebecken. Die anfallende Wasser­ menge ist jedoch größer als der maximal mögliche Durchsatz des Bodenfilters pro Zeiteinheit, so daß das Rückhalte­ becken einstaut und den Spülstoß puffert. Der Überstau wird zeitverzögert abgebaut und das zugeflossene Wasser durch das Bodenfilter gereinigt. Das Niveau geht bei einem entsprechenden Rückgang der Wasserzufuhr auf das Mindest­ niveau zurück. Bei einem sehr starken und eine Mindestzeit anhaltenden Niederschlag ist es nicht mehr möglich, sämt­ liches zufließendes Wasser im Rückhaltebecken aufzufangen. Über die Zweigleitung gelangt ein Überschuß zum Überlauf und über diesen zum Ablauf. Diese direkte Wasserabfuhr zum Ablaufbauwerk erfolgt zwar mit ungereinigtem Wasser. Dies ist jedoch nicht kritisch, da, wie erwähnt, nach einem gewissen Zeitablauf das zufließende Niederschlagswasser nur noch geringfügig belastet ist.

Die erfindungsgemäße Anlage kann vollständig statisch-hy­ draulisch betrieben werden. Es bedarf daher keiner Pumpen oder ähnlicher Mittel, um die Wasserströme zu fördern und zu regulieren. Zu diesem Zweck ist lediglich erforderlich, den Überlauf in einer Höhe anzuordnen, daß er geringfügig unterhalb des Zulaufs des Niederschlagswassers liegt.

Im Rückhaltebecken soll das sedimentierbare Material vor dem Erreichen des Filterdamms abgeschieden sein.

Um Kurzschlüsse zu vermeiden, d. h. die unmittelbare Beauf­ schlagung des Filterdamms mit zufließenden, sedimentier­ baren Material transportierendem Wasser ist es nach einer Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, die Mündung der Zulaufleitung, annähernd zentral im Rückhaltebecken anzu­ ordnen. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird oberhalb der Mündung der Zulaufleitung, die sich vor­ zugsweise in der Höhe des minimalen Wasserstandes befindet, ein Leichtflüssigkeitsabscheider angeordnet. Er ist vor­ zugsweise ringförmig ausgebildet und schwimmend angeordnet, so daß er dem Niveau des Flüssigkeitsstandes im Rückhaltebecken folgen kann.

Wie schon erwähnt, können als Auffangmittel Dränrohre verwendet werden, die vorzugsweise in Dränkies verlegt werden, um die vertikale Durchströmung des Filters zu gewährleisten. Um einen Kurzschluß im Bodenfilter zu erkennen und dann ggf. zu verhindern, ist es zweckmäßig, im Umfangsrichtung des Rückhalte­ beckens gesehen diesen in einzelne Segmente zu unterteilen und die Aufnahme­ mittel jedes Segments mit einer geeigneten Auffangleitung zu versehen.

Zur Bildung eines zweiten Überlaufs, dessen Niveau das Mindestniveau im Rück­ haltebecken bestimmt, ist vorzugsweise ein Ablaufbecken dem Ablaufbauwerk zugeordnet. In das Ablaufbecken mündet dann auch jede Ablaufleitung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Anlage nach der Erfindung im Normalbetrieb.

Fig. 2 zeigt die Anlage nach Fig. 1 bei Aufnahme eines Spülstoßes.

Fig. 3 zeigt die Anlage nach Fig. 1 beim Überlauf nach Vollstau.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch eine Böschung einer An­ lage nach der Erfindung.

Fig. 5 zeigt die Draufsicht auf eine Anlage nach der Er­ findung.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein Rückhaltebecken 10 angedeu­ tet, das von einer nicht gezeigten Böschung umgeben ist (siehe Böschung 54 Fig. 4). Dem Rückhaltebecken 10 ist ein Zulaufbauwerk 12 zugeordnet mit einem Zulaufkanal 14. An dem Ende des Zulaufkanals 14 schließt sich ein vertikaler Schacht 16 an, der oben durch einen Deckel 18 geschlossen ist. Im Schacht 16 kann eine nicht gezeigte Prallwand an­ geordnet werden, um den Zufluß des Wassers abzubremsen und damit eine Beschädigung des Schachtes zu vermeiden.

Um den Umfang des Beckens 10 erstreckt sich ein Damm 20 aus Bodenfiltermaterial, beispielsweise Filterkies. Der Filterkies ist bewachsen, wie bei 22 angedeutet. Nahe der Unterseite des Damms 20 ist ein Dränkiesbett 24 im Damm 20 angeordnet, in den entsprechend viele Dränrohre 26 einge­ bettet sind.

Am Boden des Beckens 10 oder in den Boden eingelassen be­ findet sich eine Zulaufleitung 28, die das untere Ende des Schachts 16 mit einem Zulauf 30 verbindet, der annähernd mittig im Becken 10 angeordnet ist. Oberhalb des Zulaufs 30 befindet sich ein Leichtflüssigkeitsabscheider 32, der schwimmend ausgebildet ist und eine nach unten weisende zylindrische Schürze 34 aufweist, innerhalb der die aus dem Zulauf 30 mit dem Wasser nach oben austretende Leicht­ flüssigkeit wie Öl oder dergleichen zwecks Konzentrierung aufgefangen wird. Von der Zulaufleitung 28 ist eine Lei­ tung 36 abgezweigt. Sie führt zu einem Schacht 38 eines Ablaufbauwerks 40 mit einem Überlauf 42, an den sich ein Ablaufbecken 44 anschließt mit einem Überlauf 46.

Die Dränrohre 26 sind abschnittsweise mit je einer Ablauf­ leitung verbunden, wie schematisch bei 48 angedeutet. Sie führen zum Ablaufbecken 44.

Der Betrieb der Anlage nach den Fig. 1 bis 3 ist wie folgt. Während des Niederschlags wird Oberflächenwasser in bekannten Systemen aufgefangen und dem Kanal 14 zugelei­ tet. Es strömt über den Schacht 16, die Zulaufleitung 28 und den Zulauf 30 annähernd mittig in das Becken 10. Leichtflüssigkeit wird in 32 erfaßt und zurückgehalten. Sedimentierendes Material sinkt im Becken 10 zu Boden. Das Wasser wird von dem Kiesfilter 20 gereinigt und gelangt von den Dränrohren 26 über die Ablaufleitungen 48 in das Ablaufbecken 44. Das Niveau, auf das der Wasserstand im Becken 10 minimal abfallen kann, ist mit 50 bezeichnet und wird bestimmt durch das Niveau des zweiten Überlaufs 46. Wie erkennbar, bildet sich ein gewisser Stau in der Lei­ tung 36 und im Schacht 38, wobei das Niveau im Schacht 38 dem Niveau 50 entspricht.

Kommt es zu einem stärkeren Zulauf von Niederschlagswasser, kann das Bodenfilter 20 die zugelaufene Menge pro Zeitein­ heit nicht abführen. Es kommt daher zu einem Aufstauen im Becken 10. Dieses hat mithin eine Pufferwirkung. Dies ist anhand von Fig. 2 gut erkennbar. Der Wasserstand im Becken wie im Schacht 38 steigt, und das Wasser im Becken 10 wird zeitverzögert gereinigt, bevor es abfließt. Ist der Zulauf jedoch so stark, daß die Pufferwirkung des Beckens 10 nicht mehr ausreicht, steigt das Wasser auf ein Niveau 52, das dem Niveau des Überlaufs 42 entspricht. Das Wasser, das über das Niveau 52 hinaus zugeführt wird, fließt daher direkt über die Leitung 36 zum Überlauf 42, von wo es dann in das Ablaufbecken 44 einfließt. Hierbei handelt es sich dann um ungereinigtes Wasser. Das zu diesem Zeitpunkt zu­ fließende Wasser ist naturgemäß niedriger belastet als das im Boden befindliche und führt daher, wenn überhaupt, zu einer geringen Belastung des Gewässers, das das gereinigte Niederschlagswasser aufnimmt.

In Fig. 4 ist eine Böschung 54 des Beckens 10 angedeutet. Man erkennt außerdem den Damm 20 aus Kies, der auf einem Absatz 56 der Böschung 54 aufgesetzt ist. Außerdem ist das Dränkiesbett 24 zu erkennen mit den eingebetteten Dränroh­ ren 26. Schließlich ist eine Ablaufleitung 58 zu erkennen, mit der die Dränrohre 26 verbunden sind.

In Fig. 5 ist die Draufsicht auf das Becken 10 dargestellt mit dem Zulaufbauwerk 12 und dem Ablaufbauwerk 40. Es ist zu erkennen, daß der Damm 20 in mehrere einzelne etwa gleich große Segmente unterteilt ist. Die Dränagerohre 26 sind abschnittsmittig mit einem quer verlaufenden Verbin­ dungsrohr 60 verbunden, das jeweils zu einer Ablaufleitung 58 geführt ist. Um eine Gleichmäßigkeit der Entwässerung zu erreichen, ist das Verhältnis von Filterkiesfläche zu Dränagerohrlänge in jedem Segment etwa gleich groß. Von jedem Segment fließt etwa gleichviel gereinigtes Wasser über ein eigenes Ablaufrohr 58 zum Ablaufbauwerk. Dieser separate Ablauf erlaubt das Messen der jeweiligen Ablauf­ mengen und die Beurteilung der vollen Funktionsfähigkeit des Filters.

Claims (10)

1. Anlage zur Reinigung von Niederschlagswasser, mit einem Rückhaltebecken zur Pufferung des ungleichmäßig zuströmenden Wassers und zur Sedimentation das ein Zulaufbauwerk für die Zufuhr von Niederschlagswasser aufweist sowie ein Ablaufbauwerk, und einem Bodenfilter zur Reinigung des Wassers aus dem Rückhaltebecken, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenfilter (20) am Rand des Rückhaltebeckens (10) angeordnet ist und sich zumindest über einen Teil seines Umfangs erstreckt, Auffangmittel (26) für gereinigtes Wasser im unteren Teil des Bodenfilters (20) mit mindestens einer zum Ablaufbauwerk führenden Ablauflei­ tung (48) verbunden sind, das Zulaufbauwerk (12) eine innerhalb des Beckens (10) mit allseitigem Abstand zum Rand mündende Zulaufleitung (28) aufweist, die außerdem eine vor einem Überlauf (42) des Ablaufbauwerks (40) endende Abzweigleitung (36) besitzt, wobei das Niveau des Überlaufs (42) oberhalb des Niveaus des Bodenfilters (20), jedoch unterhalb des oberen Randes des Rückhal­ tebeckens (10) liegt und die Mündung (30) der Zulaufleitung (28) unterhalb des Niveaus des Überlaufs (42) liegt.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenfilter (20) sich um den ganzen Umfang des Rückhaltebeckens (10) erstreckt.

3. Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu­ laufleitung (28) annähernd zentral im Rückhaltebecken (10) mündet.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Mündung (30) der Zulaufleitung (28) ein Leichtflüssigkeitsabscheider (32) angeordnet ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger schwim­ mender Abscheider (32) vorgesehen ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ fangmittel von Dränrohren (26) gebildet sind.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dränrohre (26) in Dränkies (24) verlegt sind.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich an dem Überlauf (42) ein Ablaufbecken (44) anschließt, in dem auch die Ablauf­ leitungen (58) münden und das Ablaufbecken (44) einen zweiten Überlauf (46) aufweist, dessen Niveau niedriger liegt als das des Bodenfilters (20).

9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß das Ni­ veau des Zulaufs (14) etwas höher liegt als das des Überlaufs (42).

10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung (30) der Zulaufleitung (28) nahe dem Niveau des zweiten Überlaufs (46) liegt.