DE19655160C2 - Bodenfilter für Regen- und Abwasser mit Verschlußeinrichtung - Google Patents

Bodenfilter für Regen- und Abwasser mit Verschlußeinrichtung

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Filter zur Reinigung von Regenwasser oder Abwasser mit Verschlußeinrichtung, zur Beschickung von oben oder von der Seite, bestehend aus einem oben offenen Becken, einer darin eingebrachten Filterschicht aus einem Schüttstoff, vorzugsweise Sand oder Boden, versehen mit einer Entwässerung der Filterschicht, vorgesehen zum Einbau ins Erdreich.

Description

Die Erfindung betrifft einen Filter zur Reinigung von Regenwasser oder Abwasser mit Verschlußein­ richtung, zur Beschickung von oben oder von der Seite, bestehend aus einem oben offenen Becken, einer darin eingebrachten Filterschicht aus einem Schüttstoff, vorzugsweise Sand oder Boden, verse­ hen mit einer Entwässerung der Filterschicht vorgesehen zum Einbau ins Erdreich.
Die Reinigung des Regenwassers wird herkömmlich durch technische Filter wie Siebe, Gewebe, etc. erzielt. Diese Vorrichtungen bedürfen der Pflege, Reinigung und Wartung. Die Unterbringung dieser Einrichtungen erfordert einen zusätzlichen Raum, der nicht mehr zu einer anderweitigen Nutzung zur Verfügung steht. In der Zeitschrift IKZ-Haustechnik, Heft 14, 1994, Seiten 58 bis 62 ist ein Filter be­ schrieben, der auf einen Filter- und Entnahmebehälter aufgelagert ist und eine Sandfilterschicht auf­ weist. Die Beschickung des Filters erfolgt über Wasserleitungen von oben; Das zugeleitete Wasser wird wahlweise über eine Pumpe aus einem vorgelagerten Wasserspeicher entnommen oder aus dem Trinkwassernetz zugeleitet. Der Filter ist mit einem Notüberlauf versehen. Die Einheit aus Filter und Entnahmebehälter ist in einem Kellerraum untergebracht.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Filter für grosse Regenwassermengen anzugeben, der das Einfrie­ ren und/oder Überlaufen einer nachgeordneten Leitung und/oder Speichers verhindert.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Anspruch 1.
Die hier dargestellte Erfindung verzichtet überwiegend auf technische Elemente zur Reinigung, son­ dern nutzt das natürliche Reinigungsvermögen eines Bodenkörpers 3 aus. Dabei kann der Filter mit seiner Filterfläche in eine bestehende Garten- oder Grünfläche 33 eingebunden 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, Krautschicht 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 horizontaler Erstreckung betragen, ohne daß sie als störend empfunden wird. Der Filter wird dadurch nicht nur technischen Ansprü­ chen gerecht, sondern kann auch eine ästhetische und soziale Funktion haben.
Zur Nutzung des durch den Filter geleiteten Wassers, zur Anpassung an bauliche Gegebenheiten, zur Gewährleistung eines sicheren, störungsfreien Betriebs und einer wirtschaftlichen Bauweise des Filters sowie wegen der Belange der Wasserwirtschaft ist jedoch ein gewisses Maß an technischen Einbau­ ten erforderlich, die kennzeichnend für diese Erfindung sind.
Die Ansprüche 1-12 betreffen weitere Ausbildungen des 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 bei­ spielsweise zu einem Wasserspeicher führt. Zur Trennung von Boden und Dränschicht kann eine fil­ terstabile Schichtung dienen oder auch ein Geotextil 9. Diese einfache Ausführung kann beispielswei­ se unterhalb von Regenfallrohren eingebaut werden, so daß das Regenwasser frei in den Filter ein­ fließt. Im Eintrittsbereich des Wassers kann eine Prallplatte 111 angebracht sein, die einer Abspülung der Filterschicht vorbeugt. Bei Anordnung des Filters für ein Fallrohr beträgt die typische 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 einem Sieb oder auch einer Kombination aus beidem versehen. Eine Abdeckung nach oben verhindert das Einwerfen von Gegenständen. Typi­ scherweise gelangt also der Hauptvolumenstrom des Wassers durch die Filterschicht, ein kleiner Reststrom bei den Extremereignissen durch den Überlauf zur Ableitung. Insbesondere wenn die Filter­ schicht 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 Rückhaltevolu­ men über dem Filter vorgehalten werden und die Filterfläche weiter vergrößert 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 mög­ lich, 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 abgespültes 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 sachge­ rechte standardisierte Herstellung sicher.
Bei beengten Raumverhältnissen auf einem Grundstück, oder auch nur wegen der besonders ratio­ nellen Bauweise kann der Filter oberhalb eines Wasserspeichers 19 angeordnet werden. In einer be­ sonders 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 beschränkt sich also auf die zusätzliche Anordnung einer Seitenwand, z. B. in Form eines Schachtrings 38. Dabei kann der Filter den Speicher in seinen Abmes­ sungen ohne weiters überragen. Der Einstieg in den Speicher erfolgt durch den Filter hindurch, wobei der Einstieg 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 von 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 Regenperi­ oden einmal vollständig gefüllt ist.
Aus wasserwirtschaftlicher Sicht ist eine vollständige Versickerung des Überlaufwassers wünschens­ wert um auf ein Ableitungsnetz verzichten zu können. Dabei wird wegen der Filterwirkung die ober­ flächliche Versickerung über einen bewachsenen Bodenkörper bevorzugt. Aus Gründen des Frost­ schutzes 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 ei­ nes Überlaufs ergibt sich dadurch etwa dieselbe Höhe. Um eine oberflächliche Versickerung 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 Bauauf­ wand 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 5/7 des Filters. Die Verschlußeinrichtung kann ein Ventil sein, z. B. ein Schwimmerventil. Bei Erreichen eines vorgegeben maximalen Wasserstandes in der Ableitung des Filters bzw. in einem darunter befindlichen Speicher, schließt das Ventil und verhindert ein weiteres Abfließen von Wasser in die Ableitung bzw. den Wasserspeicher. Bei einer Verlegung der Ableitung unterhalb der Frosttiefe kann diese nicht einfrieren, bei einer Verlegung der Ableitung inner­ halb 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 Teilfüllung 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 Handbetäti­ gung 20 vorgesehen. Bei geschlossenem Ventil und gleichzeitig in den Filter fließendem Wasser über­ staut 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 Vegetation er­ wünscht. Zu diesem Zweck ist an eine wasserleitende Verbindung vom Speicher zum Filter gedacht. Dabei kann die Wasserleitung anstelle einer Pumpe ohne Fremdenergie nur durch kapillaren Aufstieg in der Leitung bzw. in einer Füllung der Leitung erfolgen.
Fig. 1. zeigt einen Filter mit Verschlußeinrichtung 15 im Ablauf 5, wobei ein Schwimmer 23 zur Betäti­ gung des Verschlusses vorgesehen ist. Die Verschlußeinrichtung kann in gleicher Weise auch inner­ halb eines Wasserspeichers eingebaut sein, wie er in Fig. 3 oder 4 gezeigt ist. Der Filter oder der Wasserspeicher mit Verschlußeinrichtung nach Fig. 5, 6 oder 7 kann sich auch innerhalb eines Gebäu­ des befinden, falls dies erforderlich ist. Der gewünschte Effekt des oberflächennahen Austritts von Überlaufwasser im Freigelände kann durch eine Öffnung in der Zuleitung dann ebenfalls bei einer Un­ terbringung von Speicher und/oder Filter im Keller erzielt werden.
Fig. 2 zeigt einen Filter bei dem bei Füllung der Ableitung 5 eine Absperrung des Filterablaufs 10 er­ folgt. Das Überlaufwasser, das bei einem vollen nachgeordneten Wasserspeicher anfällt, fließt in die­ sem Fall über den seitlichen Überlauf 13 des Filters ab. Der Sinn dieser Einrichtung besteht darin, das Überlaufwasser bei vollem Speicher oberflächlich ableiten zu können, beispielsweise in eine anschlie­ ßende Versickerungsmulde.
Fig. 3 zeigt die Kombination aus einem Filter mit einem darunter befindlichen Speicher. Die Speicher­ wandung dient als Boden des Filters. Dieser ist z. B. für die Aufnahme des gesamten 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 im Niveau an die Umgebung angeglichen. Der Überlauf 131 mündet in den Speicher. Der Ablauf 7 und der Überlauf 131 können im Speicher in einer gemeinsamen Leitung zusammengeführt sein, wobei sich in dieser Leitung auch eine hier nicht ge­ zeichnete Verschlußeinrichtung (Fig. 7, Ziffer 15) befinden kann.
Fig. 5 zeigt einen einfachen Filter nur mit Filterschicht 3 und seitlichen Überlauf, Ableitsystem 19 und Ableitung 5.
Fig. 6 zeigt einen eben solchen Filter, zusätzlich mit einem Überlauf 13 und einer Tauchwand 27 ver­ sehen.
Fig. 7 zeigt die typische Ausbildung eines Bodenfilters im vertikalen Querschnitt. In dieser Bauform wird der Filter in der Nähe oder direkt unterhalb der Fallrohre von Dachflächen angebracht. Das Über­ laufwasser wird über den Überlauf 13 in die Ableitung 5 geführt.
Bezugszeichen
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
40
Konus, Wandung des Wasserspeichers

Claims (12)

1. Filter zur Reinigung von Regenwasser oder Abwasser, zur Beschickung von oben oder von der Seite, bestehend aus einem oben offenen Becken (1), einer darin eingebrachten Filterschicht (3) aus einem Schüttstoff, vorzugsweise Sand oder Boden, versehen mit einer Entwässerung (10) der Filter­ schicht (3), vorgesehen zum Einbau ins Erdreich, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verschlußeinrichtung (15) in Strömungsrichtung nach der Filterschicht (3) angeordnet ist und vorgesehen ist zum Verschluß der Ableitung des Filters (1) in Strömungsrichtung vor einem Wasser­ speicher (19), wobei die Verschlußeinrichtung (15) in Abhängigkeit vom Wasserstand in der Ableitung (16) oder in Abhängigkeit vom Wasserstand im Wasserspeicher (19) automatisch und/oder manuell betätigt ist.
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Überlauf (13) aus einem Bereich über dem Filter (2) in die Entwässerung (10) der Filterschicht (3) und/oder in eine Ableitung (5) und/pder in den Wasserspeicher (19) und/oder in den Bereich neben dem Filter (2) entwässert und wirksam ist, sobald eine vorgegebene Einstauhöhe über dem Filter (2) überschritten ist.
3. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlauf (13) mit einer Tauchwand (27) und/oder einer Siebeinrichtung (28/281) versehen ist.
4. Filter nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlauf (13) in ei­ nem Einstieg (31) in den Wasserspeicher (19) ausgebildet ist.
5. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (2) bzw. das Becken (1) den Wasserspeicher (19) in seiner horizontalen Erstreckung seitlich überragt.
6. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtung (15) aus einem Schwimmer (23), vorzugsweise einer Schwimmerkugel, einer in Strömungsrichtung davor liegenden Öffnung und einem Verschlußelement gebildet ist, so daß bei ansteigendem Wasser­ stand in der Ableitung (5) eine Auftriebskraft das Verschlußelement oder den Schwimmer (23) gegen die Öffnung preßt.
7. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtung in Abhängigkeit der Temperatur gesteuert ist, wobei vorzugsweise die Verschlußeinrichtung ein Ther­ mostatventil ist.
8. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtung (15) unterhalb der möglichen Frosttiefe im Boden angeordnet ist.
9. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überlauf (13) aus ei­ nem Bereich über dem Filter (2) in die Ableitung (5) vor der Verschlußeinrichtung (15) entwässert.
10. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überlauf (13) aus ei­ nem Bereich über dem Filter (2) in die Ableitung (5) nach der Verschlußeinrichtung (15) entwässert.
11. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterfläche weniger als einen Quadratmeter bis mehrere Quadratmeter beträgt.
12. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß eine wasserleitende Verbindung von einem Wasserspeicher zur Bewässerung des Filters vorgesehen ist.
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