DE4139572C2 - Siebanordnung für kreisförmige Regenwasserentlastungsanlagen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sieban­ ordnung zum Ausscheiden von Schmutzstoffen und gege­ benenfalls sperrigen Gütern in kreisförmi­ gen Regenentlastungsanlagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Regenwasserentlastungsbauwerke der genannten Art sind bekannt und haben die Aufgabe, die bei Regenereignissen anfallenden beträchtlichen Mengen von Überschußwasser vor ihrer Einleitung (Entlastung) in einen Vorfluter möglichst weitgehend von ihren darin und darauf schwim­ menden Schmutzstoffen "zu befreien". Der Hintergrund dieser Problemstellung ist darin zu sehen, daß die bei Regenereignissen anfallenden großen Wassermengen aus technischen und wirtschaftlichen Gründen nicht mehr der Kläranlage zugeführt werden können, sondern ein Teilstrom unmittelbar in einen Vorfluter, d. h. in Seen und/oder fließende Gewässer entlastet werden muß. Die im Überschußwasser gegebenenfalls mitgeführten Schmutzstoffe bleiben dann irgendwo am Ufer des als Vorfluter dienenden Gewässers hängen und hinterlassen so einen unästhetischen Anblick.

Zum Ausscheiden und Separieren der genannten Schmutz­ stoffe sind bereits die unterschiedlichsten Lösungsvor­ schläge gemacht worden. Der gemeinsame Grundgedanke dieser Lösungsansätze liegt darin, daß das zu reinigende Überschußwasser durch ein Sieb (einen Rechen, ein Netz oder ähnliches) hindurchgeleitet wird, wobei die Schmutzstoffe an diesem Sieb hängenbleiben und das Sieb dann gelegentlich oder periodisch gereinigt wird. Die Effizienz der Schmutzrückhaltung im Sieb hängt dabei ganz wesentlich von der Größe, d. h. der durch­ strömten Fläche des Siebs einerseits und der Reinigung beziehungsweise Wartung dieses Siebs andererseits ab.

Bezüglich der Reinigung der von mit Schmutzstoffen beladenem Überschußwasser durchströmten Siebanordnung gibt es ebenfalls bereits diverse Lösungsvorschläge. Eine bekannte Lösung besteht darin, das Sieb von der Oberseite her von Zeit zu Zeit mit einem Wasserschwall zu beaufschlagen und so den an der Siebunterfläche anhaftenden Schmutz abzuspülen; dies funktioniert nur bei abgesunkenem oder künstlich abgesenktem Wasser­ spiegel unter dem Sieb. Eine weitere bekannte Lösung besteht darin, an der Unterseite des mit Schmutz be­ lasteten Siebs ein Abstreifblech anzuordnen, das - mit Fremdenergie angetrieben - von Fall zu Fall längs des Siebs verfahren wird und den Schmutz abstreift und gegebenenfalls in einen (zum Teil auch mit dem Abstrei­ fer verfahrbaren) Container ablädt.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Siebanordnung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die einerseits einen optimalen Schmutz­ rückhalteeffekt bewirkt, und zwar ohne Rücksicht auf den Wasserstand unter dem Sieb und die sich anderer­ seits, quasi analog einem klassischen Regelprozeß, selbsttätig reinigt.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Merk­ malskombination gelöst.

Der Kern der vorliegenden Erfindung liegt - mit anderen als im Patentanspruch 1 gebrauchten Worten - letztlich darin, eine Konstruktion vorzuschlagen, bei der eine aus Lamellen aufgebaute Siebanordnung über einen zwischen den Lamellen durchfahrenden Reinigungsrechen im Falle entsprechend großer Überschußwassermengen quasi automatisch und selbsttätig gereinigt wird, und zwar - vergleiche Patentanspruch 2 - vorzugsweise ohne jegliche Fremdenergie. Die einfachste und preiswerteste Lösung besteht darin, den Reinigungsrechen mit der kinetischen Energie des zulaufenden Wassers anzutreiben, was den besonderen Vorzug hat, daß der Reinigungsrechen in unmittelbarer Korrespondenz zur Menge des Überschuß­ wassers umläuft.

Besondere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfin­ dungsgemäßen Siebanordnung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Ein Ausführungsbeispiel mit Einzelheiten der bekannten Siebanordnung und der erfindungsgemäßen Siebanordnung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 einen Grundriß eines als Regenwasserentlastungs­ bauwerk dienenden offenen Regenüberlaufs;

Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung des Regenüberlaufs nach Fig. 1 längs deren Schnittlinie A-A;

Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung des Regenüberlaufs nach Fig. 1 längs deren Schnittlinie C-C;

Fig. 4 einen Ausschnitt der Querschnittsdarstellung nach Fig. 2 und 3 längs der Schnittlinie B-B nach Fig. 1.

Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen einen Regenüberlauf 1, dessen Grundfunktion darin besteht, bei Abflüssen, die aufgrund eines Regenereignisses größer als ein kri­ tischer Mischwasserabfluß sind, eine Entlastung zu einem Vorfluter hin zu ermöglichen. Regenüberläufe begrenzen so das zu einem Klärwerk weiterzuführende Mischwasser auf den kritischen Mischwasserabfluß; das darüber hinausgehende Mischwasser wird in den Vorfluter entlastet. Der Regenüberlauf 1 dient somit nicht als Speichervolumen, sondern nur als Trennbauwerk zwischen einem Zufluß zum Klärwerk einerseits und zum Vorfluter andererseits.

Der Regenüberlauf 1 gemäß Fig. 1, 2 und 3 besteht aus einem kreisförmigen inneren Rundbauwerk 2 mit einem von der Kanalisation her kommenden Zulauf 3 für das Mischwasser, einem etwa tangential abgehenden Gerinne 4 mit einem Ablauf 4′ zum weiterführenden Kanalnetz, d. h. zu einem angeschlossenen Klärwerk 5 oder einem vor letzterem angeordneten Regenüberlaufbecken, und einem Gerinne 6 mit einem Abfluß 6′ zu einem Vorfluter 7.

Das Rundbauwerk 2 bildet einen an den Mischwasserzulauf 3 etwa tangential anschließenden Fangraum, der zu dem zum Klärwerk 5 führenden Gerinne 4 hin durch eine erste (Überlauf-) Schwelle 9 separiert ist. Der Fangraum ist darüberhinaus gegenüber dem Gerinne 6 zum Vorfluter 7 hin durch eine zweite (Entlastungs-) Schwelle 10 separiert, deren Krone höher liegt als die der ersten Schwelle 9. Der von der Entlastungsschwelle 10 begrenzte Kreissektor des Fangraums ist in der Ebene der Krone der Entlastungsschwelle 10 durch eine Siebanordnung 11 abgedeckt. Funktional und konstruktiv betrachtet ist noch anzumerken, daß die von den (Überlauf-) Schwellen 9 beziehungsweise 10 begrenzten Kreissektoren des als Fangraum dienenden kreisförmigen Rundbauwerks 2 jeweils relativ zueinander über Schottenwände 13 separiert sind, die höher sind, als der maximale Wasser­ stand im Rundbauwerk 2, welcher sich bei maximalem Mischwasserzufluß einstellt.

Der Regenüberlauf 1 weist ferner im Bereich der Fang­ raummitte einen gegebenenfalls auch exentrischen Boden­ abzug 14 auf, der seinerseits über eine Bodenablauflei­ tung 14′ zum Klärwerk 5 führt. Der Ablauf 4′ und die Bodenableitung 14′ sind vor ihrem Zulauf zum Klärwerk 5 in der Regel in einem Drosselschacht zusammengeführt, der gegebenenfalls einen Vorschacht aufweist.

Die Funktion des Regenüberlaufs 1 gemäß der Zeichnung ist wie folgt:

Im Trockenwetter-Fall gelangt das aus der Kanalisation über den Zulauf 3 zufließende Abwasser (Schmutzwasser) etwa tangential in den Fangraum und wird hier der Kreis­ form des Fangraums entsprechend spiralförmig zum Boden­ abzug 14 hin gelenkt. Von hier gelangt das Abwasser über die Bodenablaufleitung 14′ zum Klärwerk 5.

Bei einem Regenereignis soll die zum Klärwerk 5 ab­ fließende Mischwassermenge auf einen vorgegebenen Soll­ wert begrenzt werden. Da die Abflußleistung der Bodenab­ laufleitung 14′ nicht ausreicht - (sie ist nur für den Trockenwetter-Fall dimensioniert und demzufolge kleiner als es dem Sollwert entspricht) - staut sich das Misch­ wasser im Fangraum auf und erreicht die Höhe der ersten Schwelle 9. Hierbei stellt sich im Fangraum eine deut­ liche Rotationsströmung des Mischwassers ein. Das weiterhin zufließende Mischwasser wird nun über diese erste (Überlauf-) Schwelle 9 abgeschlagen und gelangt über das Gerinne 4 beziehungsweise den Ablauf 4′ zum Klärwerk 5 oder zu einem Regenüberlaufbecken, wobei der vorgegebene Sollabflußwert durch eine Abflußdros­ selung (zum Beispiel im nachgeschalteten Drosselschacht) eingehalten beziehungsweise nicht überschritten wird.

Wenn der Mischwasserzufluß größer ist als der Sollabfluß und das Wasser im Fangraum und im Gerinne 4 weiter ansteigt und einen der Krone der (Entlastungs-) Schwelle 10 entsprechenden Pegel erreicht beziehungsweise über­ steigt, gelangt das überfließende Mischwasser (Über­ schußwasser) schließlich über das Gerinne 6 und den Ablauf 6′ direkt in den Vorfluter 7, wobei die genannte Siebanordnung 11 von unten nach oben durchflossen wird. Dabei soll sichergestellt werden, daß dieses in den Vorfluter 7 abgeschlagene Wasser frei von Grob- und Schwimmstoffen ist, und zwar aufgrund der mechanischen Siebanordnung 11.

Die im Fangraum aufgeschwommenen Schwimmstoffe werden mit dem Überlaufwasser über die Schwelle 9 in das Gerin­ ne 4 ausgetragen und gelangen von dort entweder unmit­ telbar über den Ablauf 4′ oder über eine zweite separate Schwimmstoff-Ablaufleitung zum Drosselschacht bezie­ hungsweise zum Klärwerk 5.

Der Vollständigkeit halber sei noch angemerkt, daß in Extremfällen bei einem weiteren Anstieg des Wassers im Fangraum zulaufseitig - als Notüberlaufschwelle - eine dritte Schwelle 15 zu dem zum Vorfluter 7 hin führenden Gerinne 6 vorgesehen ist, die höher liegt als die (zweite) Entlastungsschwelle 10 und die einen unmittelbaren Überlauf des zufließenden Wassers vom Zulauf 3 zum Vorfluter 7 hin ermöglicht (Notüberlauf). Die diesbezügliche konstruktive Konfiguration ist aus der Schnittdarstellung nach Fig. 3 und 4 ersichtlich.

Sinkt nach dem Ende eines Regenereignisses der Wasser­ pegel wieder ab, so wird das "Restwasser" infolge seiner Rotationsströmung im Fangraum diesen reinigen. Diese Rotationsströmung wird andererseits auch dafür sorgen, daß die Unterseite der Siebanordnung 11 und damit letzt­ lich die Siebanordnung als Ganzes am Ende eines Regener­ eignisses im wesentlichen gereinigt ist. Die Siebanord­ nung 11 muß jedoch - wie die Praxis zeigt - im allge­ meinen zusätzlich gereinigt werden, da sich nicht nur an der Siebunterseite, sondern auch zwischen den Sieb­ elementen Schmutzstoffe festhängen.

Das insoweit konstruktiv und funktional beschriebene Regenwasserentlastungsbauwerk ist bekannt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Siebanord­ nung 11, die anhand der zeichnerischen Darstellung in Fig. 1 und Fig. 2 im weiteren erläutert wird. Aus der Darstellung nach Fig. 1 ist zu erkennen, daß die Siebanordnung 11 aus einer Vielzahl konzentrisch und äquidistant im Abstand von etwa 4 mm zueinander angeord­ neter Lamellen 20 aus Stahlblech oder einem vergleichbar geeignetem Material besteht. Diese Lamellen 20, die den das Gerinne 6 zum Vorfluter 7 hin begrenzenden Sektor des Fangraums in der Höhe der Krone der Ent­ lastungsschwelle 10 begrenzen, sind über radiale Quer­ stege 21 starr miteinander verbunden und bilden so einen etwa halbkreisförmigen steifen Siebkörper, der funktional als Rückhaltesieb für die mit den von unten nach oben durchströmenden Wassermassen mitgeführten Schmutzstoffen dient. Die Schmutzstoffe werden so an der Unterseite und in den Zwischenräumen der Lamellen 20 der im folgenden als Rückhaltesieb bezeichneten Siebanordnung 11 zurückgehalten.

Dieses insoweit rein mechanische und statische Rück­ haltesieb 11 erfüllt die Aufgabe der Reinigung des durchströmenden Überschußwassers hervorragend. Der zweite Kernpunkt der Erfindung liegt nun darin, dieses Rückhaltesieb 11 an der Unterseite und zwischen den Lamellen 20 auch jeweils gut abzureinigen.

Diese Reinigung wird dadurch erreicht, daß ein an einem axial zum Fangraum senkrecht angeordneten Stütze 12 drehbar (vergleiche Pfeil X) gelagerter Reinigungs­ rechen 25 vorgesehen ist, der an der Unterseite des Rückhaltesiebs 11, d. h. der Lamellen 20, vorbeistreicht. Der Reinigungsrechen 25 weist vorzugsweise senkrecht nach oben abstehende Zinken 26 auf (vergleiche Fig. 2), die beim Rotieren in den Zwischenraum zwischen den Lamellen 20 greifen und das dort abgestreifte Material zu dem zum Gerinne 4 zum Klärwerk 5 hin führen­ den Sektor des Fangraums fördern. Beim Austreten des Reinigungsrechens 25 aus dem Bereich des Rückhaltesiebs 11 können dann die von den Lamellen 20 abgenommenen Schmutzstoffe abfallen und werden durch das über die Schwelle 9 überfließende Wasser mitgerissen und zum Klär­ werk 5 transportiert.

In der Darstellung nach Fig. 2 sind - vergleiche linke Darstellung - insbesondere die vom Reinigungsrechen 25 abstehenden Zinken 26 ersichtlich, die - vergleiche Einzelheit "A" der rechten Darstellung in Fig. 2 - beim Vorbeistreichen unter dem Rückhaltesieb 11 mit den Lamellen 20 "kämmen". Was den Antrieb des Reini­ gungsrechens 25 angeht, so ist es grundsätzlich denkbar, diesen motorisch und zwar gesteuert in Abhängigkeit vom Wasserstand des Fangraums in Drehbewegung zu ver­ setzen. In bevorzugter Ausführungsform ist jedoch er­ findungsgemäß vorgesehen, den Reinigungsrechen 25 mit einem vorzugsweise endseitig angeordneten (in Fig. 1 um 90° verdreht gezeichneten) Schild 27 zu versehen, der quasi als Paddel vom zuströmenden Wasser beauf­ schlagt wird und so den Reinigungsrechen 25 in Drehbe­ wegung versetzt und hält. Dies hat einerseits den Vor­ teil, daß keinerlei Fremdenergie erforderlich ist, und andererseits hat diese Konzeption den Vorteil, daß der Reinigungsrechen 25 quasi als Funktion der Wasserströmung beziehungsweise der Wassermassen nach Art eines Regelprozesses mit Feedback bewegt wird. Der Reinigungsrechen 25 bewegt sich demzufolge umso schneller, je höher die Strömungsgeschwindigkeit im Fangraum ist, d. h. je mehr Wasser zuströmt und damit auch die Siebanordnung durchströmt. Die Effizienz der Schmutzstoff-Rückhaltung nimmt damit mit zunehmender Wassermenge (mit dem entsprechend höheren Schmutzein­ trag) zu, bedingt durch die schnellere Reinigung des Rückhaltesiebs 11.

Angesichts dessen, daß aufgrund der nach unten hängenden Anordnung des Schildes 27 der Reinigungsrechen 25 bereits vor Erreichen des der Entlastungsschwelle 10 entsprechenden Wasserpegels in Drehbewegung versetzt wird, ist so auch gewährleistet, daß das Rückhaltesieb 11 vor einer Durchströmung bereits "gekämmt" wird.

Mit der erfindungsgemäßen Konzeption ist sichergestellt, daß das Rückhaltesieb 11 jeweils solange - d. h. kontinu­ ierlich - gereinigt wird, wie die Entlastungsschwelle 10 überströmt wird, und daß noch nachgereinigt wird, solange der Schild 27 eintaucht.

Der Vollständigkeit halber sei noch darauf hingewiesen, daß aus Sicherheitsgründen, beispielsweise um zu ver­ meiden, daß große sperrige Güter den Einlaufbereich des Rückhaltesiebs 11 zusetzen, dieses Rückhaltesieb 11 beziehungsweise die sie bildenden Lamellen 20 durch eine - in Fig. 1 angedeutete - Tauchwand 29 geschlossen ist/sind. Vor dieser Tauchwand kann darüberhinaus eine bis unter deren Unterkante beziehungsweise bis unter die Unterkante der Lamellen 20 reichende Bürste 28 (vergleiche Prinzipdarstellung in Fig. 1) angeordnet werden. Damit können die Zinken 26 des Reinigungsrechens 25 jeweils vor dem Eintauchen in die Lamellen 20 abge­ bürstet, d. h. gereinigt werden.

Diese Tauchwand 29 wird "oberwasserseitig" als Trennwand so hoch gezogen, daß sie über den maximalen Wasserspie­ gel reicht und somit ein Überströmen in den vom Rück­ haltesieb 11 abgedeckten Sektor des Fangraums mit Sicherheit ausschließt. Die Trennwand erstreckt sich daher über den gesamten Querschnitt des Fangraums, wodurch die im vorderen Bereich des Fangraums aufge­ schwommenen Schwimmstoffe am Durchfließen beziehungs­ weise Überfließen der Siebanordnung gehindert werden. Die Tauchwandtiefe im auslaufseitigen Siebbereich ergibt sich aus der Notwendigkeit, daß die Unterkante vom Rechen mit den hochgestellten Zinken unterfahren werden kann.

Bezüglich der Zinken 26 des Reinigungsrechens 25 sei noch angemerkt, daß diese in vorteilhafter Weise schwenkbeweglich am Reinigungsrechen 25 angeordnet sind. Beim Verlassen des Rückhaltesiebs 11 werden die Zinken 26 mittels eines mechanischen Anschlags vorzugs­ weise um 90° nach hinten umgelegt, so daß die Schmutz­ stoffe abfallen oder abgeschwemmt werden können; nach dem Eintauchen des Reinigungsrechens 25 in die Lamellen 20 und zwar nachdem die Zinken 26 mittels der Bürste nochmals gereinigt wurden, werden dann die Zinken 26 über einen konjugierten Anschlag wieder aufgestellt. Um zu vermeiden, daß bei mechanischen Verbiegungen an den Zinken 26 oder an den Lamellen 20 größere Zer­ störungen auftreten oder ein die Drehbewegung hinderndes Verkeilen des Rechens zwischen den Lamellen 20 statt­ findet, bestehen die Zinken 26 vorzugsweise aus Feder­ stahl oder sie sind als federnd gelagerte Stiftelemente realisiert.

Auch wenn im Vorstehenden die Erfindung nur in Verbin­ dung mit einem offenen, durch Geländer gesicherten Regen­ überlauf erläutert und beschrieben wurde, so ist es selbstverständlich, daß die erfindungsgemäße Siebanord­ nung gleichermaßen in einem mit Gitterrost-Abdeckung versehenen offenen Regenüberlauf oder einem geschlosse­ nen Regenüberlauf einsetzbar ist. Darüberhinaus ist anzumerken, daß selbstverständlich auch eine Mehrzahl von Reinigungsrechen vorgesehen werden kann.

Claims (9)

1. Siebanordnung zum Ausscheiden von Schmutzstoffen und gegebenenfalls sperrigen Gütern in kreisförmigen Regenwasserentlastungsbauwerken,
wobei über eine erste Schwelle eines ersten Sektors des Regenwasserentlastungsbauwerks zunächst eine klärwerkseitige Entlastung erfolgt,
wobei bei weiter ansteigendem Mischwasserzufluß eine vorfluterseitige Entlastung über ein Rückhalte­ sieb und eine der ersten Schwelle gegenüber höhere zweite Schwelle eines zweiten Sektors des Regenwas­ serentlastungsbauwerks erfolgt, und
wobei das klärwerkseitige und das vorfluterseitige Gerinne außerhalb des kreisförmigen Regenwasser­ entlastungsbauwerks im Bereich der Sektorgrenzen über Schottenwände gegeneinander separiert sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rückhaltesieb (11) durch eine Vielzahl konzentrisch und vorzugsweise äquidistant zueinander angeordneter Lamellen (20) gebildet ist, und
daß mindestens ein rotierender Reinigungsrechen (25) vorgesehen ist, der über vorstehende Zinken (26) von der Unterseite der Lamellen (20) her in die Zwischenräume zwischen den Lamellen (20) eingreift und das sich gegebenenfalls in diesen Zwischenräumen festsetzende auszuscheidende Gut zum klärwerkseitigen ersten Sektor des Regenwasser­ entlastungsbauwerks fördert.

2. Siebanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungsrechen (25) an seiner Unterseite mindestens einen Schild (27) aufweist, der den Reinigungsrechen (25) aufgrund des in den kreisförmigen Regenwasserentlastungsbauwerks ein­ strömenden Regenwassers in Drehbewegung (X) ver­ setzt.

3. Siebanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinken (26) des Reinigungsrechens (25) derart klappbar konzipiert sind, daß sie beim Ein­ lauf ins Rückhaltesieb (11) vom Reinigungsrechen (25) hochstehen und in die Zwischenräume zwischen die Lamellen (20) eintauchen, und daß sie beim Austritt aus dem Rückhaltesieb (11) zurückklappen und dann ein Entfernen der Schmutzstoffe ermög­ lichen.

4. Siebanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rückhaltesieb (11) im Bereich der Einlauf­ seite des Reinigungsrechens (25) eine Bürste (28) zur Abreinigung des Reinigungsrechens (25) vor dem Eintauchen in die Lamellen (20) zugeordnet ist.

5. Siebanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückhaltesieb (11) durch eine als Trennwand zwischen dem klärwerksseitigen und dem siebseitigen Sektor wirkende Tauchwand (29) geschlossen ist.

6. Siebanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchwand (29) unterwasserseitig im Einlauf- und Auslaufbereich des Rückhaltesiebs (11) unter­ schiedliche Eintauchtiefen aufweist.

7. Siebanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (20) des Rückhaltesiebs (11) aus Stahlblech oder bezüglich der Festigkeit aus ver­ gleichbarem Material bestehen und daß die Lamellen durch Querstege starr miteinander verbunden sind.

8. Siebanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Zinken (26) des Reinigungsrechens (25) aus Federstahl bestehen oder durch federnd gelagerte Stiftelemente gebildet sind.

9. Siebanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinken (26) des Reinigungsrechens (25) schwenkbar gelagert sind und mittels eines mecha­ nischen Anschlags beim Eintauchen in das Rückhalte­ sieb (11) aufgestellt und beim Austreten aus dem Rückhaltesieb (11) vorzugsweise um 90° umgelegt werden.