DE2907350A1

DE2907350A1 - Vorrichtung zum ausgleich von ueberlauf- und tagwasserabfluessen in aufnahmegewaessern o.dgl.

Info

Publication number: DE2907350A1
Application number: DE19792907350
Authority: DE
Inventors: Karl Ragner Dunkers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-03-02
Filing date: 1979-02-24
Publication date: 1979-10-04
Also published as: NO149690B; FI790587A; DK87779A; FI66959C; NO790688L; SE408195B; CA1113344A; NO149690C; FI66959B; US4298471A; US4377477A

Description

Or. E. Wiogsnd, C!p!.-!ng. W. JJiemann

Dr. M. Kohbr, BipUng. C. Gemhordt

DIpl.-!ng. J. Chaser

Patentanwälte

Königstraße 28-2 Hamburg 50

W. 27781/79 de 22. Februar 1979

Karl ±iagnär Dunkers
Täby (Schweden)

Vorrichtung zum Ausgleich von Überlauf- und Tagwasserabflüssen in Aufnahmegewässern od.dgl.

Vorliegende Erfindung betrifft die Behandlung von Ab\i?asser, insbesondere eine Vorrichtung zum Ausgleich von überlauf- und Tagwasserabflüssen in einen Bee oder ein anderes Aufnahmegewässer. Bei der Behandlung von Überlauf- und Tagwasser ist es wesentlich, daß geeignete Maßnahmen zum Ausgleich von Variationen im zufließenden Strom getroffen werden. Der Ausgleich von Spitzenströmen bei Hegenwetter ermöglicht es, die Reinigung des Wassers auf sinnvolle Weise mit zweckmäßigen Methoden durehzufühen, beispielsweise durch chemische Ausfällung oder Filtrierung.

Für Ausgleichszwecke hat man gewöhnlich Speicher becken in verschiedenen Ausführungsformen angewendet. Die üblichsten Beckentypen sind Betonbecken, Erddämme und Deiche in Seegebieten. Diese Beckentypen haben

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gemeinsam, daß das wirksame Nettovolumen bei der Speicherung vom Niveauunterschied zwischen höchstem Wasserniveau· - meist gleichzeitig Überlaufniveau - und niedrigstem Wasserniveau abhängt, d.h. jenem Niveau, bei dem die Pumpen automatisch abgeschaltet werden.

Bei der Projektierung von Ausgleichbecken wird daher der größtmögliche Niveauunterschied angestrebt, der mit Rücksicht auf übrige technische Bedingungen durchführbar ist. Wach oben hin ist man jedoch durch die Niveauverhältnisse der Zulaufleitungen und die damit zusammenhängende Gefahr von Stauungen in diesen Leitungen begrenzt. Nach unten hin ist man andererseits durch die bauwirtschaftliche Forderung begrenzt, die Beckenböden über dem Grundwasserniveau zu halten. Dies bedeutet, daß der Niveauunterschied in der Praxis relativ gering wird, normalerweise lediglich etwa einen Meter.

Um sinnvolle Beckenvolumen zu schaffen, muß man deshalb den unzureichenden Niveauunterschied durch relativ große Beckenoberflächen kompensieren. Dies führt seinerseits zu praktischen Schwierigkeiten bei der Plazierung der Becken, insbesondere i& und in der Nähe von Wohngebieten, d.h. dort wo die Tagwasserreinigung vom Wasserpflegestandpunkt am wichtigsten erscheint.

Kennzeichnend für diese Beckentypen ist weiters, daß die Dimensionierung der Becken von großen DruGkdifferenzen bestimmt wird, u.zw. Erddruck und/oder Wasserdruck an der Außenseite und leeres Becken an der

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Innenseite. Dies führt selbstverständlich zu schweren und teuren Beckenkonstruktionen.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Schwierigkeiten durch. Schaffung eines Ausgleichsbeckens von vollkommen neuem Typ, bei dem man dank schrittweiser Verdrängung praktisch das gesamte Beckenvolumen ausnützen kann, ohne von vertikalen Niveauunterschieden abhängig zu sein, wobei die Druckunterschiede zwischen den Innen- und Außenseiten der Beckenwände auf unwesentliche Werte reduziert werden.

Die Vorrichtung nach der Erfindung umfaßt im wesentlichen eine Serie von in einem Aufnahmegewässer od.dgl., wie beispielsweise einem See, angeordneten Fächern, die jeweils von im Aufnahmegewässer angebrachten, sich im wesentlichen von der Wasseroberfläche zum Boden erstreckenden Wänden gebildet sind, wobei diese fächer nacheinander in gemeinsamer Verbindung stehen und wobei das erste Fach, der Serie mit einem Zufluß für

verbunden ist
Überlauf- oder Tagwasser/und das letzte Fach mit dem

umgebenden Wasser im Aufnahmegewässer in Verbindung steht, wie dies in Patentanspruch 1 näher angegeben ist.

Zweckmäßigerweise ist das erste Fach der Serie, in welches das zufließende Wasser eintritt so ausgeführt, daß es als Abscheidekammer für Öl und Schwebeschlamm dienen kann, und weist eine Pumpe zur Beförderung von Wasser von diesem Fach, zu einer Kläranlage auf, von welcher das gereinigte Wasser außerhalb

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des Ausgleichsbeckens dem Aufnahmegewässer zugeführt wird.

Es ist an sich bekannt, Absetzbecken als in Wassermassen schwimmende Becken auszuführen. Ein Absetzbecken wird ständig in einer Hichtung von einem einzigen Medium, d.h. dem verunreinigten Wasser, durchströmt, das bei einem Ende zugeführt wird und beim anderen Ende austritt, wobei sich sedimentierbares Material während der Strömung durch das Becken absetzt. In einem Ausgleichsbecken nach der Erfindung liegen demgegenüber zwei Medien vor, nämlich das zugeführte Tag- oder Überlauf wasser, das den im Bereich des Zuflusses liegenden Teil des Beckens füllt, und vom Aufnahmegewässer herrührendes Wasser, welches das Beckenvolumen im übrigen füllt_? wobei die Lage der Grenze zwischen diesen beiden Medien in Abhängigkeit von den gegebenen Umständen variiert, u.zw. in erster Linie dem Strom der zufließenden Tag- oder Uberlaufwassermengen, wie dies nachstehend näher erläutert wird.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Anlage nach der Erfindung in Draufsicht.

J*ig. 2 zeigt einen Vertikal schnitt entlang der Linie II-II in Pig. I.

Fig. 3 ist eine schaubildliche Ansicht, die ein Detail zeigt,

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform einer Anlage nach der Erfindung in schematischer Draufsicht.

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Gemäß Fig. 1 ist in einem See, welchem durch einen überlauf- und/oder Tagwasserabfluß 1 \rerunreinigtes Wasser zugeführt wird» ein in Fächer 2a - 2f eingeteiltes schwimmendes Becken 2 angelegt worden. Sowohl die Außenwände des Beckens 2 als auch die die Fächer begrenzenden Zwischenwände werden von biegsamem Wandmaterial, wie Kunststoffplanen 4 gebildet, die von Schwimmstegen 3 herabhängen, welche im Wasser ausgelegt und auf nicht gezeigte Weise vertaut sind.

Die Kunststoffplanen 4 können auf die in den Fig. 2 und 3 näher gezeigte Weise angeordnet werden. Die Kunststoffplanen werden an ihrem oberen Hand an den Schwimmstegen 3 befestigt, z.B. indem sie an Stiften 2Q aufgehängt oder am Steg angenagelt werden, und an ihren unteren Rändern mit Gewichten 21 versehen, welche die Plane mit dem Boden in Berührung halten. Die Höhe der Planen soll ausreichend sein, um vorkommende Variationen des Wasserstandes aufnehmen zu können* Es sei darauf hingewiesen, daß die Funktion keinen hohen Dichtheitsgrad zwischen den Beckenwänden und dem Boden oder zwischen den verschiedenen Teilen der Beckenwände erfordert, weil geringfügige Leckage unwesentlich ist.

Das Fach 2a ist gegenüber dem Ausfluß 1 angeordnet, so daß das zufließende Wasser in dieses Fach gelangt. Die Fächer 2a - 2f stehen in der angegebenen Reihenfolge durch Öffnungen 5 in den die FächeE trennenden Zwischenwänden miteinander in Verbindung. Diese Öffnungen

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sind zweckmäßigerweise teils abwechselnd oben und unten und teils diagonal zueinander plaziert. So ist beim gezeigten Beispiel die Öffnung 5 zwischen den Fächern 2a und 2b unten plaziert (im Bereich des Bodens der Wassermasse) ebenso wie die Öffnungen zwischen den Fächern 2c und 2d und zwischen den Fächern 2e und 2f, während die Öffnungen zwischen den Fächern 2b und 2c und zwischen den Fächern 2d und 2e oben angeordnet sind (bei der Wasseroberfläche). Ebenso ist die Öffnung 5 zwischen dem Fach 2f und der umgebenden Wassermasse oben angeordnet. Durch eine derartige Anordnung der öffnungen wird eine gleichmäßige Umsetzung des Beckeninhaltes gefördert und gleichzeitig wird einer solchen Schichtung von Seewasser und Tagwasser entgegengewirkt, die bei Unterschieden der Wassertemperatur auftritt.

Wie erwähnt, befindet sich die Öffnung im ersten Fach 2a beim Boden, was bedeutet, daß dieses Fach als geschlossene Äbscheidekammer für Öl und Schwebeschlamm funktioniert. Im selben Fach wird eine Tauchpumpe 6 plaziert, welche über eine Druckleitung 7 eine Kläranlage 8 mit einem konstanten Strom beschickt. Das gereinigte Wasser wird von der Kläranlage durch eine Austrittsleitung 9 zum Aufnahmegewässer geführt.

Der in der Kläranlage abgeschiedene Schlamm soll normalerweise zur Schmutzwasserleitung zwecks weiterem Transport zu einer kommunalen Kläranlage gepumpt werden. Wenn dies nicht möglich ist, wird die

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Tagwasserkläranlage mit eigenen Schlammtrockenbetten gt - alternativ mit maschineller Schlammentwässerung - nebst zugehöriger Drainageleitung 11 für Schlammwasser ausgerüstet.

Bei Hegenwetter übersteigt das zufließende Tagwasser jene "VJ as s er meng e, die kontinuierlich zur Kläranlage gepumpt wird. Hiebei passiert ein größerer Teil des Tagwassers die Pumpe und strömt weiter in das nächste Fach ein. Bei Regen von längerer Dauer hält die Strömung des Tagwasserüberschusses durch die Fächer weiter an. Bei einigen der jährlich vorkommenden größten Regenmengen wird bei der Dimensionierung ein gewisses "Überlaufen" von Tagwasser durch das letzte Fach in das Aufnahmegewässer zugelassen.

Sobald das Tagwasser bei Segenwetter die Serie von Fächern durchströmt,erfolgt eine schrittweise Vermischung mit und Verdrängung von dem vorhandenen Beckeninhalt, d.h. des Seewassers. Der Mischvorgang Tagwasser/ Seewasser kann so aufgefaßt werden, daß der Inhalt in einem der Fächer zu einem gewissen Zeitpunkt aus gleichen Teilen Tagwasser und Seewasser besteht. Jedes Fach in Richtung zum ersten Fach enthält dann immer größere Mischanteile an Tagwasser, während jedes Fach in Richtung zum letzten Fach immer größere Mischanteilte an Seewasser enthält. Man kann daher die erwähnten Fächer mit gleichem Mischungsverhältnis als eine definierte Grenzzone für den Verdrängungsvorgang zum genannten

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Zeitpunkt betrachten.

Bei trockenem Wetter erfolgt eine Verdrängung in entgegengesetzter Richtung. Die zur Kläranlage gepumpte Wassermenge ist dann größer als der Tagwasserzulauf und das Seewasser verdrängt das Tagwasser um Fach nach Fach, wobei die Grenzzone schrittweise in Richtung zum ersten Fach verschoben wird, bis die Pumpe beginnt, Seewasser zur Kläranlage zu fördern.

Das Beckenvolumen wird zweckmäßigerweise so dimensioniert, daß der gesamte Beckeninhalt während einer Periode von fünf bis acht Tagen ununterbrochenem Trockenwetter mit Seewasser gefüllt wird. Für jeden darauf vorkommenden Regen steht folglich das gesamte Bruttovolumen des Beckens zur Speicherung zur Verfügung.

In Seen mit ausgesprochen eutrophem Charakter ist jede Reduzierung von Nährsalzmengen bedeutend egal ob dies durch Tagwasserreinigung, Seewasserreinigung oder beide Möglichkeiten gleichzeitig geschieht. Bei den Blüteperioden der Seen liegt der größere Teil der zirkulierenden Nährsalzmenge in den Zellgeweben der Algen vor, was bedeutet, daß die Seewasserreinigung während dieser Perioden vom Standpunkt der Gesamtheit wichtiger erscheinen kann als die Tagwasserreinigung. Mit relativ einfachen Umsehaltvorrichtungen kann deshalb das beschriebene Behandlungssystem entweder für die Behandlung von Tagwasser/Seewasser oder einzig für Seewasser betrieben werden.

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Betreffend die Funktion der Kläranlage können selbstverständlich verschiedene Reinigungsmethoden infragekommen. Wenn man jedoch eine weitgehende Reinigung mit bedeutenden Reduktionen von suspendierten Stoffen, Nährsalzen, organischen Substanzen und Bakterien als Zielsetzung hat, dürfte in erster Linie chemische Ausfällung zu bevorzugen sein. Die bereits beschriebene Betriebsweise mit konstanter und kontinuierlicher Beschickung vereinfacht dabei die Wartung einer chemischen Ausfällanlage.

Das schwimmende Becken ist gemäß dem Beispiel quadratisch in sechs Fächer geordnet. Abhängig von örtlichen Bedingungen, wie Strandkontur, Strandbewuchs, Wassertiefe usw. kann die Beckenform frei angeordnet werden, u.zw. mit rechteckig geordneten Fächern in einer Linie, in T-Form, in Halbkreisform usw. Hauptsache ist, daß die Fächer zu einer ununterbrochenen Strömungsserie gemäß dem oben beschriebenen Verdrängungsprinsip zusammengefügt sind.

Fig. 4 zeigt ein anderes Beispiel für eine Anlage nach der Erfindung. In diesem Fall liegen zwei Abflüsse 31» 32 für Überlauf und/oder Tagwasser vor. Das Becken 33» das im Prinzip auf die gleiche Weise wie beim ersten Beispiel aufgebaut ist, wurde quer über eine Bucht plaziert, in die beide Abflüsse münden, u.zw. auf solche Weise, daß beide Abflüsse in das erste Fach gelangen, welches ebenso wie im vorangegangenen Fall mit einer Pumpe 34 zur Ableitung von Wasser zu einer

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Kläranlage 55 versehen ist. Die Fächer stehen in Serie
miteinander auf solche Weise in Verbindung wie dies durch die angedeuteten öffnungen 36 hervorgeht, welche abwechselnd oben und unten angeordnet sein sollen, obwohl dies nicht gezeigt ist. Das Beispiel beleuchtet die

großen Anpassungsmöglichkeiten der Anlage an voi'handene Bedingungen, u.zw. wie beim gezeigten Beispiel u.a. die Zusammenlegung von zwei oder mehreren Tagwasserabflüssen zur gemeinsamen Behandlung.

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Claims

Patentansprüche :

l.J Vorrichtung zum Ausgleich von Abflüssen von verunreinigtem Wasser in ein Aufnahmegewässer od.dgl«, gekennzeichnet durch ein im Aufnahmegewässer abgegrenztes Becken, das so angeordnet ist, daß das Beckenvolumen oder Teile desselben abwechselnd von verunreinigtem Wasser und von Wasser vom Aufnahmegewässer gefüllt werden, wobei dieses Becken von im wesentlichen vertikalen Wänden gebildet ist, die sich von der Oberfläche des Aufnahmegewässers zu dessen Boden erstrecken, und mittels ähnlicher Zwischenwände in eine Serie von Fächern geteilt ist, welche durch Öffnungen in den Zwischenlanden nacheinander mitsammen in Verbindung stehen, wobei das erste Fach mit einem Zufluß für das verunreinigte Wasser und das letzte Fach mit der das Becken umgebenden Wassermasse in Verbindung stehen.
2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen zwischen den Fächern abwechselnd oben und unten angeordnet sind, wobei die Öffnung zwischen dem ersten und dem zweiten Fach unten angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Fach mit einer Pumpe versehen ist, die an eine Leitung zur Ableitung von Wasser

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zu einer Kläranlage angeschlossen ist.

4·. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet, daß die Wände aus biegsamem Material bestehen, wie z.B. einer Kunststoffplane, das an Schwimmstegen aufgehängt ist.