DE19857158C2 - Betriebsverfahren für eine Regenwasserbevorratungsanlage - Google Patents
Betriebsverfahren für eine RegenwasserbevorratungsanlageInfo
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Description
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer
Regenwasserbevorratungsanlage.
Die zunehmende Versiegelung der Erdoberfläche ist in manchen Fällen kaum
vermeidbar, beispielsweise bei der Herstellung des Vorfeldes sowie der Roll
bahnen eines Flugplatzes. Derartige Flächen erlauben einerseits ein weitge
hend erschütterungsfreies Fahren der Flugzeuge und bieten andererseits die
Möglichkeit, in größerem Umfang das auftreffende Regenwasser aufzufangen
und als Brauchwasser weiterzuverwenden, so daß kostbares Trinkwasser ein
gespart werden kann. In Anbetracht der witterungsbedingt stark schwankenden
Niederschläge ist es dabei erforderlich, das Auffangbecken ausreichend groß
zu dimensionieren, um das Regenwasser möglichst vollständig speichern und
auch während Trockenperioden abgeben zu können. Es hat sich jedoch ge
zeigt, daß ein hierfür ausreichendes Auffangbecken so groß wäre, daß die Her
stellungskosten in keinem Verhältnis zu den Kosten des dadurch eingesparten
Trinkwassers stünden. Außerdem müßte für die Wartung eines derartigen Re
genwasserauffangbeckens die gesamte Anlage stillgesetzt und das betreffende
Brauchwassernetz vorübergehend aus dem Trinkwassernetz nachgespeist
werden.
Aus diesen Nachteilen des vorbekannten Stands der Technik resultiert das die
Erfindung initiierende Problem, für Regenwasseranlagen mit ausgedehnten
Einzugsbereichen wie beispielsweise Flughafenanlagen ein System zu finden,
mit dem zu moderaten Kosten möglichst die gesamten Niederschläge
gespeichert werden können, um auch längere Trockenperioden zu überbrüc
ken, wobei die Möglichkeit eröffnet sein soll, Wartungsarbeiten ohne Stillset
zung der gesamten Regenwasseranlage vornehmen zu können.
Zur Lösung dieses Problems geht die Erfindung aus von einer Regenwas
serbevorratungsanlage, die in eine Mehrzahl von Regenwasserrückhaltebecken
aufgeteilt ist, welche sowohl zulauf- wie auch ablaufseitig parallelgeschaltet
oder parallelschaltbar sind. Die Größe eines einzelnen
Regenwasserrückhaltebeckens kann hierbei in einem Bereich zwischen etwa
1000 und 5000 m3, vorzugsweise zwischen etwa 1500 und 3000 m3 liegen.
Diese Dimensionen lassen sich mit bekannten Baumaßnahmen bewältigen.
Dabei kann einerseits der Wasserdruck am Boden eines Behälters ausreichend
niedrig gehalten werden, daß keine überdimensionierten Armierungen
erforderlich sind, um auch bei vollgefülltem Becken Rißbildungen zu vermeiden,
andererseits sind nur wenige oder gar keine Säulen zur Abstützung der Decke
erforderlich. Die maximale Füllhöhe eines derartigen Behälters kann zwischen
2 und 6 m, vorzugsweise zwischen 3 und 5 m liegen. In derartigen,
unterirdischen Zisternen können die Regenwasservorräte ohne Verdunstungs
gefahr auch über längere Trockenperioden hinweg gespeichert werden. Um
anderseits eine maximale Flexibilität zu erreichen, sind die einzelnen Regen
wasserrückhaltebecken zu- wie auch ablaufseitig parallelgeschaltet oder
parallelschaltbar, so daß zu Wartungsarbeiten ausschließlich das betreffende
Becken entleert werden muß, während die übrigen Becken weiterhin betrieben
werden können. Die Regenwasserrückhaltebecken können bspw. zulaufseitig
an ein gemeinsames Einlaufbecken angeschlossen sein, so dass das gesamte,
in dem betreffenden Einzugsbereich aufgefangene Regenwasser auf jedes der
erfindungsgemäßen Regenwasserrückhaltebecken verteilt werden kann. Indem
der Zulauf jedes Regenwasserrückhaltebeckens durch eine Absperrvorrichtung
verschließbar ist, so ist die Möglichkeit geschaffen, jeweils nur ein einziges
Rückhaltebecken zu befüllen und dadurch nicht benötigte Rückhaltebecken
unterdessen entleeren zu können. Ferner können die
Regenwasserrückhaltebecken ablaufseitig an eine gemeinsame Sammelleitung
angeschlossen sein. Von dieser Sammelleitung erfolgt die weitere Verarbeitung
des Regenwassers, insbesondere dessen Aufbereitung, für alle
Regenwasserrückhaltebecken gemeinsam. Indem der Ablauf jedes
Regenwasserrückhaltebeckens mit einer Absperrvorrichtung verschließbar ist,
lassen sich einzelne Rückhaltebecken selektiv entleeren, während andere
Rückhaltebecken im Befüllungszustand verbleiben und als Reserve für
Trockenperioden dienen.
Einer derartigen Regenwasseranlage können durch eine ausgeklügelte
Betriebssteuerung besondere, vorteilhafte Eigenschaften verliehen werden.
Außerordentliche Vorzüge bietet dabei ein Betriebsverfahren, wobei ein Teil der
Regenwasserrückhaltebecken als Bevorratungsbecken und ein anderer Teil als
Reservebecken verwendet wird, welche ausschließlich zur Zwischenspeiche
rung größerer Wassermengen bei starken und/oder langanhaltenden Nieder
schlägen gefüllt werden. Durch eine derartige Steuerung der erfindungsgemä
ßen Regenwasserbevorratungsanlage kann eine Doppelfunktion derselben er
reicht werden: Indem wenigstens ein Becken während normaler Witterungsbe
dingungen als Reservebecken behandelt und nicht befüllt wird, kann dieses im
Fall wolkenbruchartiger Regenfälle kurzzeitig größere Wassermassen aufneh
men und dadurch den Einlaßbereich vor einem übermäßigen Anstieg des Was
serpegels schützen. Die Reservebecken werden erst geöffnet, wenn trotz ma
ximaler Leistung der Fördereinrichtung der Pegel in dem zuletzt befüllten Be
vorratungsbecken eine oberste Füllstandsmarke überschreitet.
Es hat sich als günstig erwiesen, daß die Bevorratungsbecken und/oder Reser
vebecken in einer festgelegten Reihenfolge nacheinander befüllt werden, wäh
rend die Reservebecken bei normalen Witterungsbedingungen leer bleiben, um
jedoch bei extremen Regenfällen ebenfalls befüllt zu werden.
Das aufeinanderfolgende Befüllen einzelner Becken kann dadurch erreicht
werden, daß jeweils nur die zulaufseitige Absperrvorrichtung zu einem einzigen
Becken geöffnet ist.
Indem die zulaufseitige Absperrvorrichtung eines Rückhaltebeckens nur dann
geöffnet wird, wenn der Wasserpegel in dem betreffenden Rückhaltebecken
niedriger ist als in dem gemeinsamen Einlaufbecken, kann ein Zurückströmen
des bereits gespeicherten Wassers in das Einlaufbecken vermieden werden.
Besondere Vorteile bietet eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfah
rens dahingehend, daß die ablaufseitige Absperrvorrichtung des letzten, zu
füllenden Beckens bei schnell ansteigendem Wasserpegel und/oder bei Über
schreiten eines vorgegebenen Wasserpegels auslaufseitig geöffnet wird, um
überschüssiges Wasser abzuleiten. Gleichzeitig werden die Fördereinrichtun
gen vorzugsweise mit maximaler Förderleistung aktiviert. Diese Maßnahme
verhindert einen Überlauf des Einlaufsystems und sichert damit den Abfluß
auch wolkenbruchartig niedergehender Wassermassen.
Es hat sich als günstig erwiesen, daß der Sollwert für die Durchflußmenge zum
Beruhigungsbecken primär nach dem Wasserpegel im Beruhigungsbecken be
stimmt wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß der Durchfluß
mengen-Sollwert mit steigendem Wasserspiegel im Beruhigungsbecken konti
nuierlich, vorzugsweise linear abnimmt, bis der Durchflußmengen-Sollwert bei
maximaler Füllung des Beruhigungsbeckens auf null absinkt.
Abweichend von einer derartigen, primären Sollwertvorgabe kann in besonde
ren Situationen der Sollwert für die Durchflußmenge zum Beruhigungsbecken
durch weitere Faktoren beeinflußt werden, insbesondere durch den Pegelstand
des momentan entleerten Rückhaltebeckens, durch einen übermäßigen
Pegelanstieg in dem zuletzt zu befüllenden Becken, durch die Stellung der ab
laufseitigen Absperrvorrichtungen der Rückhaltebecken, etc. Dadurch kann
beispielsweise bei absinkendem Pegelstand in einem Rückhaltebecken der
Durchflußmengen-Sollwert langsam reduziert werden, gegebenenfalls bis auf
null, damit sodann die Absperrvorrichtung des betreffenden Beckens geschlos
sen und eine andere Absperrvorrichtung geöffnet werden kann, um nun das
nächste Rückhaltebecken zu entleeren. Erst wenn dessen Absperrvorrichtung
vollständig geöffnet ist, wird die Fördereinrichtung durch langsames Anheben
des Durchlfußmengen-Sollwerts wieder in Aktion gesetzt, bis sie den durch die
Füllstandsregelung des Beruhigungsbeckens vorgegebenen Wert erreicht hat.
Eine weitere Ausnahme bildet der Fall wolkenbruchartiger Regenfälle, wo die
Füllstandsregelung des Beruhigungsbeckens ebenfalls außer Kraft gesetzt wird
und statt dessen durch eine Füllstandsregelung des momentan geöffneten
Rückhaltebeckens ein Rückstau in dem Einlaufbecken vermieden werden soll,
ungeachtet der Tatsache, ob gegebenenfalls das Beruhigungsbecken überläuft.
Im Rahmen der Durchflußmengen-Regelung kann vorgesehen sein, daß je
weils nur gerade so viele Förderpumpen eingeschaltet sind, daß die ge
wünschte Durchflußmenge erreicht wird. Hierdurch kann einerseits Strom ge
spart werden, andererseits steigt auch die Lebenserwartung der Pumpen.
Das Prinzip der durchflußmengenabhängig aktivierten Förderpumpen läßt sich
dadurch optimieren, daß die leistungsmäßig verstellbare(n) Förderpumpe(n)
zuerst eingeschaltet und zuletzt ausgeschaltet wird (werden). Hierdurch ist
ständig eine präzise Regelung der Durchflußmenge innerhalb des gesamten,
zulässigen Fördermengenbereichs möglich.
Aus dem Beruhigungsbecken wird die Aufbereitungsanlage gespeist, in der
Rückstände der verschiedensten Art aus dem Wasser entfernt und gegebe
nenfalls Desinfektionsmittel od. dgl. hinzugesetzt werden. Am Ausgang der
Aufbereitungsanlage befindet sich das Brauchwasserbecken. Dessen Zufluß
menge richtet sich primär nach der Verarbeitungsgeschwindigkeit der Aufbe
reitungsanlage und sekundär nach dem Pegelstand in dem Beruhigungsbec
ken.
Da der Wasservorrat in der Regenwasseranlage von der Witterung abhängig
ist, mag in besonders lang anhaltenden Trockenperioden auch ein noch so
großer Regenwasservorrat zur Neige gehen. Um dennoch die an das Brauch
wassernetz angeschlossenen Anlagen zuverlässig mit Wasser versorgen zu
können, ist erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, daß das Brauchwasser
becken bei Bedarf auch aus einem oder mehreren Brunnen und/oder aus dem
Trinkwassernetz nachgespeist wird. Dies erfolgt vorzugsweise jedoch erst
dann, wenn der Pegel in dem Brauchwasserbecken unter eine vorgegebene
Marke absinkt, und die Nachspeisung aus diesen Quellen muß auch nicht bis
zu dem maximalen Füllstand des Brauchwasserbeckens durchgeführt werden.
Durch die verschiedenen Nachspeisungsgmöglichkeiten aus Brunnen und/oder
aus dem Trinkwassernetz sollte sichergestellt werden, daß in dem Brauchwas
serbecken ständig eine Wasserreserve vorrätig ist, damit in einem Brandfall
auch zur Unzeit genügend Löschwasser vorhanden ist. Dies bedeutet, daß die
Trinkwassernachspeisungsmarke als unterste Nachspeisungsmarke immer
noch oberhalb des Wasserpegels der Brandreserve liegt.
Die Brandreserve sollte nur in dem einzigen Fall angegriffen werden, daß von
der Druckerhöhungsanlage ein Brand erkannt worden ist. Diese Erkennung
kann einerseits dadurch erfolgen, daß ein diesbezüglicher Notschalter betätigt
wurde, vorzugsweise wird als Kriterium für die Erkennung eines Brandfalls je
doch der Durchfluß durch die Druckerhöhungseinrichtung gemessen und aus
gewertet. Eine derartige Messung liefert ein besseres Kriterium als ein Not
schalter, da bei einer falschen oder verfrühten Betätigung des Brandnotschal
ters die Brandreserve möglicherweise bereits angegriffen würde, bevor die
Löscharbeiten begonnen haben.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Branderkennung kann der gemessene
Durchfluß mit einem Grenzwert verglichen werden, wobei eine Überschreitung
desselben den Brandfall signalisiert. Hierbei macht sich die Erfindung die Tat
sache zunutze, daß moderne Feuerspritzen innerhalb kürzester Zeiträume rie
sige Wassermengen verbrauchen, welche deutlich oberhalb der üblichen Ent
nahmemengen aus einem Brauchwassernetz liegen.
Andererseits sollte eine versehentliche Branderkennung unter allen Umständen
vermieden werden, da gerade bei starken Wasserentnahmen der Wasserpegel
in dem Brauchwasserbecken besonders schnell unter die Brandreservemarke
absinken kann. Deshalb sieht die Erfindung weiterhin vor, daß der Durchfluß
mengen-Grenzwert für den Brandfall durch Addition eines betriebsabhängigen
Durchflußmeßwertes und eines festgelegten Zusatzwertes ermittelt wird. Hier
bei entspricht der festgelegte Zusatzwert einer Entnahmemenge, die etwas
kleiner ist als die bei Löscharbeiten zu erwartende Wasserentnahme. Der be
triebsabhängige Durchflußmeßwert wird dagegen aus dem minimalen, gemes
senen Durchflußwert innerhalb eines gerade vergangenen Zeitintervalls fest
gelegter Zeitdauer bestimmt. Hierbei kann der minimale, gemessene Durch
flußwert als ständiger Wasserverbrauch aufgrund sonstiger Entnahmen ange
sehen werden, und durch Addition mit dem festgelegten Zusatzwert wird der
Durchflußmengen-Grenzwert für den Brandfall ständig und dynamisch um die
voraussichtliche Löschwasserentnahmemenge oberhalb des ständigen Was
serverbrauchs für sonstige Zwecke angehoben. Bei der Aufnahme von Lösch
arbeiten steigt der Wasserverbrauch so schnell an, daß die Nachführung des
betriebsabhängigen Durchflußmeßwertes nicht schnell genug folgen kann und
somit der Grenzwert überschritten wird. Zu diesem Zweck sollte die Dauer des
vergangenen Zeitintervalls, innerhalb dessen der minimale Durchflußwert be
stimmt wird, in der Größenordnung von 5 bis 20 min. vorzugsweise bei etwa 15
min liegen, damit die Inbetriebnahme mehrerer Feuerspritzen innerhalb eines
Zeitraums von beispielsweise 5 min nicht zu einer langsamen Anhebung des
Durchflußmengen-Grenzwerts führen kann.
Damit in einem Brandfall die vorhandene Brandreserve nicht in einem kurzen
Zeitraum verspritzt wird und sodann die Löscharbeiten eingestellt werden müs
sen, sieht die Erfindung weiterhin vor, daß in einem Brandfall bei Anbrechen
der Brandreserve die Pumpleistung in Abhängigkeit vom Pegel innerhalb des
Brauchwasserbeckens gedrosselt wird. Hierdurch ist auch eine sofortige Rück
kopplung für die Feuerwehr erkennbar, die an dem nachlassenden Löschwas
serdruck frühzeitig erkennen kann, daß das Löschwasser zur Neige geht. Die
Drosselung kann hierbei etwa derart erfolgen, daß die Pumpleistung mit sin
kendem Pegel zunehmend reduziert wird, bis sie bei einem untersten Pegel
wert schließlich zu null wird, um einen Trockenlauf der Pumpen zu vermeiden.
Sofern jedoch kein Brand erkannt wurde und sich der Füllstand in dem
Brauchwasserbecken oberhalb der Brandreservenmarke befindet, sollte die
Förderleistung der Druckerhöhungspumpen derart geregelt werden, daß der
Druck innerhalb der Brauchwasserleitung auf einem konstanten Sollwert ge
halten wird. Auf diesem Weg kann auch ohne Hochbehälter ein gleichbleiben
der Leitungsdruck in dem Brauchwassernetz aufrecht erhalten werden.
Um Energie zu sparen und die Lebensdauer der Druckerhöhungspumpen zu
erhöhen, sollten jeweils nur gerade so viele Druckerhöhungspumpen einge
schaltet werden, daß der gewünschte Wasserdruck und/oder die gewünschte
Fördermenge erreicht wird. Hierbei kann ein optimales Regelverhalten des
Druckregelkreises dadurch gewährleistet werden, daß die leistungsmäßig ver
stellbare(n) Druckerhöhungspumpe(n) zuerst eingeschaltet und zuletzt ausge
schaltet wird (werden).
Weitere Vorteile fassen sich dadurch erreichen, daß die Absperreinrichtung der
verschließbaren, an das Brauchwassernetz angeschlossenen Rückflußleitung
zur Umfüllung des Brauchwassers zwischen mehreren, an dasselbe Brauch
wassernetz angeschlossenen Brauchwasserbecken geöffnet wird. Diese Maß
nahme erlaubt den Anschluß mehrerer erfindungsgemäßer Regenwasseranla
gen an ein ausgedehntes Brauchwassernetz, wobei die einzelnen Regenwas
seranlagen in großen Entfernungen voneinander angeordnet sein können. Bei
Bedarf kann über diese Steuermöglichkeit ein Umfüllen des Brauchwassers von
einem Brauchwasserbecken zum anderen vorgenommen werden, wobei letze
res als Entnahmestelle betrieben wird.
Zu Wartungszwecken müssen die verschiedenen Becken von Zeit zu Zeit voll
ständig entleert werden. Dabei kann das in den Pumpensümpfen der betreffen
den Becken verbleibende Wasser im Normalfall einer Kläranlage zugeleitet
werden. Haben sich jedoch im Laufe der Zeit besonders giftige Substanzen in
diesen Pumpensümpfen angesammelt, beispielsweise Schwermetalle, so muß
derartige kontaminiertes Wasser oder Schlamm über Tankwagen entsorgt wer
den. Solchenfalls kann eine Steuerung der Restentleerungspumpen nach dem
Füllzustand des betreffenden Tankwagens erfolgen, indem ein darin angeord
neter Grenzwertschalter und/oder Niveausensor mit der die betreffende
Restentleerungspumpe steuernden Einrichtung gekoppelt wird.
Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Er
findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei
zeigt:
Fig. 1 Einlauf-, Rückhalte- und Beruhigungsbecken einer erfindungsge
mäßen Regenwasseranlage,
Fig. 2 die dem Beruhigungsbecken nachgeordnete Wasseraufberei
tungsanlage sowie das daran anschließende Brauchwasserbec
ken,
Fig. 3 die stromabwärts des Brauchwasserbeckens angeordnete
Druckerhöhungsanlage, die in eine Brauchwasserleitung fördert,
und
Fig. 4 einen weiteren Anlagenteil, der zur Restentleerung der Becken
und Entsorgung des dabei anfallenden Schmutzwassers dient.
Die in der Zeichnung widergegebene Regenwasseranlage 1 ist für die Samm
lung und Speicherung des auf den versiegelten Flächen eines Flughafens nie
dergehenden Regenwassers konzipiert in der Absicht, dasselbe in ein Brauch
wassernetz 2 einzuspeisen.
Zu diesem Zwecke sind sämtliche Entwässerungskanäle des Vorfeldes, der
Rollbahnen, Parkplätze, Dachflächen, etc. in einem Einlaufbecken 3 zusam
mengeführt. An das Einlaufbecken 3 sind in dem gezeichneten Beispiel vier
Regenwasserrückhaltebecken 4-7 angeschlossen. Deren Abläufe 8 sind in
einer Sammelleitung 9 zusammengefaßt. Jeder der Zuläufe 10 zu den Regen
wasserrückhaltebecken 4-7 wie auch jeder Ablauf 8 ist durch einen elektro
motorisch betätigbaren Schieber 11, 12 verschließbar. Durch selektive Öffnung
eines Zulaufschiebers 11 kann das betreffende Rückhaltebecken 4-7 aus dem
Einlaufbecken 3 befüllt werden, während durch selektives Öffnen eines Ablauf
sschiebers 12 das betreffende Rückhaltebecken 4-7 zum Nachfüllen eines Be
ruhigungsbeckens 13 herangezogen werden kann.
Dies wird durch eine Fördereinrichtung 14 bewirkt, die im dargestellten Beispiel
aus vier parallel geschalteten Förderpumpen 15-18 gebildet ist. Von diesen
sind zwei Pumpen 15, 16 über einen Frequenzumrichter hinsichtlich ihrer För
derleistung stufenlos verstellbar, während die übrigen Förderpumpen 17, 18
nur über eine Sanftanlaufschaltung verfügen, ansonsten jedoch direkt an das
Drehstromnetz geschaltet werden. Rückschlagventile 19, 20 vermeiden Leck
strömungen bei abgeschalteten Pumpen 15-18, Entlüftungsleitungen 21, wel
sche durch Ventile 22 verschließbar sind und mit je einem der Regenwasser
rückhaltebecken 4-7 kommunizieren, erleichtern den Anlauf der Pumpen 15-
18. Strömungswächter 23 erfassen die Strömungsgeschwindigkeit auf der
Druckseite je einer Förderpumpe 15-18 und liefern Ausgangssignale, welche
zum Abschalten der betreffenden Pumpe 15-18 bei Unterschreiten eines
Strömungsgrenzwertes verwendet werden können. Die Druckleitungen der
Pumpen 15-18 sind vor dem Beruhigungsbecken 13 zu einer weiteren Sam
melleitung 24 zusammengefaßt, und der daran anschließende, gemeinsame
Zulauf 25 zu dem Beruhigungsbecken 13 enthält neben einem absperrbaren
Schieber 26 einen Durchflußmengenzähler 27, der den aktuellen Wert der
Nachspeisemenge in das Beruhigungsbecken 13 liefert und damit eine Durch
flußmengenregelung der Fördereinrichtung 14 ermöglicht.
Der Anlagenteil der erfindungsgemäßen Regenwasseranlage 1 nach Fig. 1 wird
erfindungsgemäß wie folgt betrieben:
Durch selektive Öffnung eines einzigen Zulaufschiebers 11 wird jeweils nur ein
einziges Regenwasserrückhaltebecken 4-7 vom Einlaufbecken 3 her gefüllt.
Dabei wird unterschieden zwischen einem Normalbetrieb - Bevorratung des
zulaufenden Regenwassers - und einem Reservebetrieb - Pufferung größerer
Wassermassen im Fall wolkenbruchartiger Regenfälle. Die vorhandenen Re
genwasserrückhaltebecken 4-7 werden entsprechend aufgeteilt in eine varia
ble Anzahl von Bevorratungsbecken, beispielsweise die Regenwasserrückhal
tebecken 4-6, und in einen weiteren Teil, der für die Pufferung wolkenbruchar
tig niedergehender Wassermassen reserviert bleibt, im vorliegenden Beispiel
das Regenwasserrückhaltebecken 7. Die Zuordnung der Regenwasserrück
haltebecken 4-7 zu diesen beiden Betriebsbereichen - Bevorratung sowie
Pufferung - kann dabei ständig geändert werden, um beispielsweise in der nie
derschlagsreichen Zeit vom Herbst bis zum Frühjahr zwei Becken für die Puffe
rung zu reservieren, in der regenarmen Sommerzeit dagegen drei Bevorra
tungsbecken zur Verfügung zu haben. Die Unterscheidung, ob es sich um nor
male Regenfälle handelt, die mit dem Bevorratungsbetrieb verarbeitet werden
können, oder um wolkenbruchartige Regenfälle, die den Pufferbetrieb auslö
sen, kann beispielsweise nach der Änderungsgeschwindigkeit des Wasserpe
gels oder nach dem Füllstand im Einlaufbereich, insbesondere im zuletzt be
füllten Bevorratungsbecken 4-6, getroffen werden.
Im normalen Bevorratungsbetrieb werden die hierfür reservierten Regenwas
serrückhaltebecken 4-6 in einer festlegbaren Reihenfolge nacheinander aus
dem Einlaufbecken 3 befüllt, wozu jeweils einer der Zulaufschieber 11 geöffnet
wird. Sind alle Bevorratungsbecken 4-6 gefüllt, so bleiben zunächst sämtliche
Schieber 11 geschlossen, so daß weiteres Regenwasser in dem Einlaufbecken
3 angesammelt wird, bis durch Nachspeisung des Beruhigungsbeckens 13
wieder eines der Rückhaltebecken 4-6 zur Aufnahme weiterer Wassermassen
frei ist. Steigt dennoch der Wasserspiegel in dem Einlaufbereich über eine
obere Marke an, so wird zunächst ein Bevorratungsbecken 6 auslaufseitig ge
öffnet und entleert. Wird dennoch in dem Einlaufbereich eine obere Marke
überschritten, so schaltet die Steuerung in den Pufferbetrieb und öffnet das
hierfür reservierte Regenwasserrückhaltebecken 7, damit kein weiterer Rück
stau des Wassers in die Einlaufkanäle zu befürchten ist. Unverzüglich wird der
ablaufseitige Schieber 12 des Pufferbeckens 7 geöffnet, und gleichzeitig zu
mindest eine der Förderpumpen 15-18 in Gang gesetzt, ggf. der Schieber 26
geöffnet, so daß weitere Wassermengen, die nun weder von dem Einlaufbec
ken 3 noch von den Regenwasserrückhaltebecken 4-7 mehr aufgenommen
werden können, direkt dem Beruhigungsbecken 13 zugeleitet werden. Dadurch
wird nun auch der Wasserspiegel in diesem Becken 13 ansteigen. Ist auch die
ses vollständig gefüllt, so ist die Kapazität der Regenwasseranlage für die Auf
nahme von Wasser erschöpft, und nun fließt weiter nachströmendes Wasser
durch den nicht dargestellten Überlauf des Beruhigungsbeckens 13 ggf. über
Ölabscheider zu einem Trennbauwerk, von wo es zu einer Versickerungsfläche
gelangt. Über derselben bildet sich ein mehr oder weniger tiefer See, bis der
dadurch ausgelöste Rückstau so groß ist, daß in dem Trennbauwerk eine
Überlaufschwelle überschwemmt wird. Ist dies der Fall, strömen weitere Was
sermassen direkt zu einem Vorfluter und müssen sodann von diesem abgeführt
werden.
Eine zentrale Rolle bei der erfindungsgemäßen Regenwasseranlage spielt die
Fördereinrichtung 14. Diese dient primär dazu, durch eine variable Nachspei
sung des Beruhigungsbeckens 13 den Füllstand in demselben etwa konstant
auf einer vorgegebenen Marke zu halten. In regenarmen Zeiten und/oder beim
Umschalten von einem Regenwasserrückhaltebecken 4-7 zu einem anderen
wird die Fördereinrichtung 14 ebenfalls gedrosselt, im Pufferbetrieb kann die
Fördermenge dagegen auf den Maximalwert angehoben werden, um das in
dem Einlaufbecken 3 und in dem Pufferbecken 7 angesammelte Wasser mit
einer ausreichenden Geschwindigkeit wegzufördern. Für all diese Zwecke ist es
wichtig, daß die Fördereinrichtung 14 hinsichtlich der Gesamtdurchflußmenge
27 stufenlos verstellbar ist. Dies wird dadurch erreicht, daß wenigstens eine,
aus Redundanzgründen gegebenenfalls zwei Förderpumpen 15, 16 über einen
Frequenzumrichter gespeist werden und somit hinsichtlich ihrer Fördermenge
verstellbar sind. Die anderen Pumpen 17, 18 sind dagegen nicht regelbar, sie
können jedoch variabel zugeschaltet werden, wobei Maßnahmen für einen
Sanftanlauf getroffen sind. Eine der verstellbaren Förderpumpen 15, 16 wird als
erstes in Betrieb geschaltet, wenn in das Beruhigungsbecken 13 nachgespeist
werden soll. Übersteigt der vorgegebene Durchflußmengensollwert die maxi
male Förderkapazität dieser verstellbaren Förderpumpe 15, was insbesondere
bei dem Entleerungsbetrieb zum Ableiten großer Wassermengen der Fall ist, so
wird eine entsprechende Anzahl weiterer Pumpen 16-18 zugeschaltet. Wenn
der Durchflußmengensollwert durch äußere Einflüsse reduziert wird, bspw.
durch die Arbeitsgeschwindigkeit der dem Beruhigungsbecken nachgeschalte
ten Ölabscheider, so wird die Fördermenge der verstellbaren Pumpe 15 ent
sprechend zurückgefahren, bis der Gesamtdurchfluß den gedrosselten Durch
flußmengensollwert erreicht. Die Strömungswächter 23 dienen dem Schutz der
betreffenden Pumpe 15-18 vor Trockenlauf.
An das Beruhigungsbecken 13 schließt sich ein der Aufbereitung des Regen
wassers zur Erzeugung von Brauchwasser dienender Anlagenteil an, der in Fig.
2 dargestellt ist. Dieser Anlagenteil entnimmt das Wasser dem Beruhigungs
becken 13 und speist es nach vollständiger Aufbereitung in das Brauchwasser
becken 28. Nach Öffnen der Schieber 29, 30 strömt das Wasser aus dem Be
ruhigungsbecken 13 durch eine Einrichtung 31 zur Abscheidung von öligen
Rückständen, die vorzugsweise mittels zweier, parallel geschalteter Koales
zenzabscheider 32 aufgebaut ist. Von hier gelangt das Wasser zu einem Vor
lagespeicher 33, der mit einem Überlauf 34 versehen ist. Da die Koaleszenzab
scheider 32 vergleichsweise langsam arbeiten, sammelt sich das Wasser all
mählich in dem Vorlagespeicher 33. Sobald eine für die weitere Verarbeitung
ausreichende Wassermenge vorhanden ist, wird der auslaufseitige Schieber 35
geöffnet, und das Rohwasser wird aus dem Vorlagespeicher mittels einer oder
mehrerer Pumpen 36 und gegebenenfalls mittels einer nachgeschalteten Fil
terpumpe 37 durch einen von zwei Sandfiltern 38 gedrückt.
Nach Verlassen des betreffenden Filters 38 wird ein Teil des Reinwassers 39
abgezweigt 40 und einer Meßstation 41 zugeführt, die den Chlor-Gehalt und
den pH-Wert des Reinwassers 39 bestimmt. Entsprechend des Differenzbe
trags zwischen den solchermaßen bestimmten Istwerten und vorgegebenen
Sollwerten für Chlor-Gehalt und pH-Wert wird eine Chlor-Dosierstation 42
und/oder eine Dosierstation 43 zur pH-Wert-Korrektur in Aktion gesetzt, um
entsprechende Lösungen dem Reinwasser 39 zuzusetzen. Schließlich gelangt
das derart aufbereitete Wasser in das Brauchwasserbecken 28, wo es zur Ein
speisung in das Brauchwassernetz 2 bevorratet wird.
Die Filter 38 können mit Luft aus einem Rückspülgebläse 44 sowie mit Wasser
45 aus dem Brauchwasserbecken 28 gespült und dadurch von Rückständen
befreit werden, die sodann aus dem betreffenden Filter 38 ausgeschwemmt
werden 45 und in den Pumpensumpf gespült werden.
Das Brauchwasserbecken 28 muß immer ausreichend befüllt sein, auch wenn
nach längeren Trockenperioden die Regenwasserrückhaltebecken 4-7 und
das Beruhigungsbecken 13 leer sind. Für diesen Fall ist eine Nachspeisung
des Brauchwasserbehälters 28 aus einem oder mehreren Brunnen oder gar
aus dem Trinkwassernetz vorgesehen. Dadurch ist es möglich, den Wasserpe
gel in dem Brauchwasserbecken 28 stets oberhalb einer die Brandreserve defi
nierenden Marke zu halten.
Die Einspeisung des Brauchwassers von dem Brauchwasserbecken 28 in die
Brauchwasserleitung 2 erfolgt mittels des Anlagenteils nach Fig. 3. Dieser um
faßt eine Druckerhöhungseinrichtung 46, die das Wasser aus dem Brauchwas
serbecken 28 saugt und mit dem entsprechenden Druck in die Brauchwasser
leitung 2 fördert. Wie die Fördereinrichtung 14, so ist auch die Druckerhö
hungseinrichtung 46 aus mehreren, parallel geschalteten Pumpen 47-52 ge
bildet. Von diesen ist eine, aus Redundanzgründen gegebenenfalls zwei 47, 48
über einen Frequenzumrichter in der Förderleistung verstellbar, die anderen
können wahlweise zugeschaltet werden, wobei elektrische Steuereinrichtungen
für einen sanften Anlauf sorgen. Ähnlich dem Betriebssteuerverfahren für die
Fördereinrichtung 14 kann auch hier durch Zuschaltung einer variablen Anzahl
von ungeregelten Pumpen 49-52 die Fördermenge in weiten Grenzen stufen
los variiert werden. Das Ausgangssignal eines nachgeschalteten Strömungs
wächters 53 dient hierbei zum Abschalten der Pumpen 47-52. Nachgeschal
tete Drucksensoren 54 und/oder Druckschalter 55 liefern den Druckistwert in
der Brauchwasserleitung 2 und erlauben eine Regelung desselben durch va
riable Ansteuerung der Pumpen 47-52.
Kurzzeitige Druckspitzen in dem Brauchwassernetz werden durch Membran-
Druckbehälter 56, welche an die Brauchwasserleitung 2 angekoppelt sind, ab
gefangen. Die Durchflußmenge durch die Druckerhöhungseinrichtung kann
mittels eines Durchflußmessers 57 ermittelt und zu Dokumentationszwecken
gespeichert und/oder zur Erkennung eines Brandfalls mit daraus folgender
Freigabe der Brandreserve ausgewertet werden. Eine weitere Dosierstation 58
dient zur Feineinstellung des pH-Wertes in der Brauchwasserleitung 2.
Über eine an diese angeschlossene Abzweigung 59 kann eine Rückspeisung in
das Brauchwasserbecken 28 erfolgen, beispielsweise im Fall eines Überdrucks
in der Brauchwasserleitung 2 oder zum Umfüllen von Wassermengen zwischen
verschiedenen, an dasselbe Brauchwassernetz 2 angeschlossenen Brauch
wasserbecken 28. Neben der Rückfülleitung 60 ist eine weitere Verbindungs
leitung 61 zu einem Regenwasserrückhaltebecken 7 geschaffen, damit notfalls
das Brauchwasserbecken 28 ohne Wasserverlust in das Pufferbecken 7 ent
leert werden kann, wenn dringende Wartungsarbeiten erforderlich sind.
Da das Regenwasser auf seinem Weg bis zum Einlaufbecken 3 Schmutzparti
kel aufnimmt, sind Schlammablagerungen in sämtlichen Becken nach einer
gewissen Betriebsdauer unvermeidlich. Zwar sind in den meisten Becken Um
wälzanlagen vorgesehen, um das darin enthaltene Wasser in Bewegung zu
halten und dadurch der Bildung von Ablagerungen am Beckenboden vorzu
beugen. Diese Einrichtungen können jedoch bei starker Verschmutzung bei
spielsweise im Winter, wenn Sand oder andere Streumittel eingesetzt werden,
Schlammablagerungen nicht vermeiden, so daß die Becken in mehr oder weni
ger großen Zeitabständen vollständig entleert werden müssen, um das im unte
ren Bereich angesammelte Schmutzwasser vorzugsweise einer Kläranlage zu
zuführen. Diesem Zweck dient der in Fig. 4 dargestellte Anlagenteil der erfin
dungsgemäßen Regenwasseranlage 1.
Hierbei sind im Bereich des jeweiligen Pumpensumpfs an den Becken 4-7
sowie 13 und auch der Auffangwanne 65 der Ölabscheideeinrichtung 31 Ab
läufe 62 angeschlossen, die stromabwärts je eines Absperrventils 63 in einer
Sammelleitung 64 zusammengefaßt sind. Enthält das Schmutzwasser keine
öligen Rückstände, kann es direkt über Pumpen 71 zu dem Schmutzwas
serablauf 70 gepumpt werden, um sodann zur Kläranlage weiterzufließen.
Auch das von öligen Rückständen meist freie Schmutzwasser aus dem
Brauchwasserbecken 28 kann über eine Pumpe 72 direkt in die Schmutzwas
serablaufleitung 70 gepumpt werden.
Man erkennt hier die Regenwasserrückhaltebecken 4-7, das Beruhigungsbec
ken 13 sowie das Brauchwasserbecken 28. Da sich insbesondere im Flugha
fenbereich in den Regenwasserrückhaltebecken 4-7 sowie in dem Beruhi
gungsbecken 13 mit öligen Substanzen belastetes Wasser befinden kann, fin
den sich derartige Rückstände auch in vermehrtem Umfang in dem bei einer
Restentleerung anfallenden Schmutzwasser.
Handelt es sich bei dem Schmutzwasser um derartiges, stark kontaminiertes
Wasser, so kann dieses nicht über den Ablauf 70 zu einer Kläranlage geleitet
werden. Für diesen Fall ist eine Anschlußmöglichkeit 73 für einen Tankwagen
74 vorgesehen, der dieses kontaminierte Schmutzwasser aufnimmt und zu ei
ner Entsorgungseinrichtung transportiert. Hierbei kann ein in dem Tankwagen
angeordneter Niveausensor zur Steuerung der Entleerungspumpen 71, 72
verwendet werden.
Die aus den Filtern 38 ausgeschwemmten Rückstände werden von den
Sumpfpumpen 68 zu einer oder mehreren Abwasserhebeanlagen 69 geleitet
und gelangen von dort ebenfalls zu dem Ablauf 70, der zu einer Kläranlage
führt.
Claims (28)
1. Verfahren zum Betrieb einer Regenwasserbevorratungsanlage mit
mehreren Regenwasserrückhaltebecken (4-7), die sowohl zulaufseitig
wie auch ablaufseitig parallelgeschaltet oder parallelschaltbar
sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Re
genwasserrückhaltebecken (4-6) als Bevorratungsbecken und ein an
derer Teil (7) als Reservebecken verwendet wird, wobei das (die) Re
servebecken (7) ausschließlich zur Zwischenspeicherung größerer
Wassermengen bei starken und/oder langanhaltenden Niederschlä
gen gefüllt wird (werden).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Be
vorratungsbecken (4-6) und/oder Reservebecken (7) in einer festge
legten Reihenfolge nacheinander befüllt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
jeweils nur die zulaufseitige Absperrvorrichtung (11) zu einem Becken
(4-7) geöffnet ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die zulaufseitige Absperrvorrichtung (11) eines Rück
haltebeckens (4-7) nur dann geöffnet wird, wenn der Wasserpegel in
dem betreffenden Rückhaltebecken (4-7) niedriger ist als in dem ge
meinsamen Einlaufbecken (3).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Regenwasserrückhaltebecken (4-7) in einer festge
legten Reihenfolge nacheinander entleert werden, vorzugsweise in
umgekehrter Reihenfolge wie beim Befüllen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils nur
die ablaufseitige Absperrvorrichtung (12) von einem Becken (4-7)
geöffnet ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die ablaufseitige Absperrvorrichtung (12) des letzten, zu
füllenden Beckens (7) bei schnell ansteigendem Wasserpegel
und/oder bei Überschreiten eines vorgegebenen Wasserpegels geöff
net wird, um überschüssiges Wasser abzuleiten.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Sollwert für die Durchflußmenge zum Beruhigungs
becken (13) primär nach dem Wasserpegel im Beruhigungsbecken
(13) bestimmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Soll
wert der Durchflußmenge zum Beruhigungsbecken (13) sekundär
durch weitere Faktoren beeinflußt wird, insbesondere durch den Pe
gelstand des momentan entleerten Rückhaltebeckens (4-7) und/oder
durch einen übermäßigen Pegelanstieg in dem zuletzt zu befüllenden
Becken (7), durch die Stellung der ablaufseitigen Absperrvorrichtun
gen (12) der Rückhaltebecken (4-7), etc.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß jeweils nur gerade so viele Förderpumpen (15-18) ein
geschaltet sind, damit die gewünschte Durchflußmenge erreicht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die lei
stungsmäßig verstellbare(n) Förderpumpe(n) (15, 16) zuerst einge
schaltet und zuletzt ausgeschaltet wird (werden).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Brauchwasserbecken (28) mit einer durch die Auf
bereitungsanlage (29-45) bestimmten Durchflußmenge und abhängig
von dem Pegelstand in dem Beruhigungsbecken (13) aus diesem
nachgespeist wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das
Brauchwasserbecken (28) aus einem oder mehreren Brunnen
und/oder aus dem Trinkwassernetz nachgespeist wird, wenn eine
Nachspeisung aus dem Beruhigungsbecken (13) nicht möglich ist und
der Pegel in dem Brauchwasserbecken (28) unter eine vorgegebene
Marke absinkt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß in dem Brauchwasserbecken (28) im Normalfall ständig
eine Wasserreserve zur Brandbekämpfung bevorratet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
Brandreserve erst angegriffen wird, wenn ein Brand erkannt wurde.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Er
kennung eines Brandfalles der Durchfluß durch die Druckerhöhungs
einrichtung (46) gemessen (57) und ausgewertet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der ge
messene (57) Durchfluß mit einem Grenzwert verglichen wird, ober
halb desselben ein Brandfall als erkannt gilt.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der
Grenzwert für den Brandfall durch Addition eines betriebsabhängigen
Durchflußmeßwertes und eines festgelegten Zusatzwertes ermittelt
wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der be
triebsabhängige Durchflußmeßwert aus dem minimalen, gemessenen
Durchflußwert innerhalb eines gerade vergangenen Zeitintervalls fest
gelegter Dauer bestimmt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der be
triebsabhängige Durchflußmeßwert und damit der Grenzwert für den
Brandfall ständig dynamisch aktualisiert wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekenn
zeichnet, daß in einem Brandfall bei Anbrechen der Brandreserve die
Förderleistung der Druckerhöhungsanlage (46) in Abhängigkeit vom
Pegel innerhalb des Brauchwasserbeckens (28) gedrosselt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die För
derleistung der Druckerhöhungsanlage (46) mit sinkendem Pegel zu
nehmend reduziert wird, bis sie bei einem unteren Pegelwert zu null
wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekenn
zeichnet, daß im Normalfall, d. h., ohne Erkennung eines Brandes, die
Förderleistung der Druckerhöhungspumpen (47-52) derart geregelt
wird, daß der Druck innerhalb der Brauchwasserleitung (2) auf einem
konstanten Sollwert gehalten wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekenn
zeichnet, daß jeweils nur gerade so viele Druckerhöhungspumpen
(47-52) eingeschalten sind, daß der gewünschte Wasserdruck
und/oder die gewünschte Fördermenge erreicht wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die lei
stungsmäßig verstellbare(n) Druckerhöhungspumpe(n) (47, 48) zuerst
eingeschalten und zuletzt ausgeschaltet wird (werden).
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Absperreinrichtung der verschließbaren, an das
Brauchwassernetz (2) angeschlossenen Rückflußleitung (60) zur
Umfüllung des Brauchwassers zwischen mehreren, an das selbe
Brauchwassernetz (2) angeschlossenen Brauchwasserbecken (28)
geöffnet wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine Restentleerung über Tankwagen (74) durchgeführt
wird, um kontaminiertes Schmutzwasser zu entsorgen.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die
Restentleerungspumpe(n) (71) gestoppt werden, wenn ein innerhalb
des Tankwagens (74) angeordneter Grenzwertschalter und/oder Ni
veausensor dessen Füllzustand anzeigt.
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