DE8021540U1 - Vorrichtung zur belueftung des haeuslichen und/oder industriellen abwassers - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Belüftung des" häuslichen und/oder industriellen Abwassers in einem Kanal eines Abwassersystems oder einer Kläranlage.

Bei den bekannten Abwassersystemen für häusliche und industrielle Abwässer münden die von den einzelnen Häusern herkommenden Anschlüsse in Gefälleleitungen, welche das Abwasser bei nicht ausreichendem Freigefälle bis zur Kläranlage in eine Pumpstation leiten, wobei die Abwässer etwa 1 bis 2 Stunden unterwegs sind. Im Pumpraum verweilen die Abwässer etwa bis 20 Minuten bis zum nächsten Pumpzyklus, mit dem die Pumpe die Abwässer in die anschließende Druckleitung gibt. Aufgrund der oftmals großen Längen verweilt das Abwasser in den Druckleitungen bis zu 4, ja sogar 6 Stunden. Der aeroba Abbau des Abwassers setzt schon in der Gefälleleitung ein und endet in der Regel wegen der relativ großen Verweildauer im Kanalsystem wegen Sauerstoffmangels in den Druckleitungen. Das Abwasser gelangt dann in Hauptsammelleitungen, es wird toxisch und kommt angefault an den Kläranlagen an. Neben der unerwünschten Belastung der Kläranlagen durch angefaultes Abwasser ist es insbesondere nachteilig, daß das Abwasser schon in den Druckleitung unangenehm riecht und diesen Geruch

durch die Kanalschächte nach außen abgibt.

Um diese Nachteile zu beseitigen, ist es bekannt, zwischen Druckleitungen und Hauptsammelleitung in bestimmten Fällen künstliche Belüftungsbecken anzubringen, in die mittels Kompressoren Luft eingeblasen wird. Dadurch wird zwar der aerobe Abbau des Abwassers fortgesetzt, und es kann unter Umständen ein Anfaulen des Wassers verhindert werden. Nachteilig dabei ist jedoch der sehr große Aufwand, der beim Bau und Betrieb eines derartigen Belüftungsbeckens anfällt. Aufgrund der Herstellungs- und Wartungskosten, sowie des Platzbedarfs und der damit verbundenen Umweltbelastung ist auch diese Lösung unbefriedigend.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche in einfacher und zuverlässiger Weise einen starken Lufteintrag in das Abwasser bei geringem Raum- und Wartungsbedarf ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei der Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein in dem Kanal einsetzbares Saugrohr mit einer Verengung und einer oder mehreren am Umfang verteilten Saugöffnungen strom-abwärts von der Verengung vorgesehen ist.-

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung als zentralen Bestandteil ein Saugrohr enthält, welches in den Abwasserkanal geeignet eingefügt werden kann und eine Verengung besitzt, stromabwärts hinter der eine oder

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mehrere Saugöffnungen in der Rohrwand vorgesehen sind. Die Verengung des Saugrohrs dient zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Abwassers im Bereich der Verengung. Der mit erhöhter Geschwindigkeit an den Saugöffnungen vorbeiströmenden Abwasserstrom saugt dann eine besonders große Menge an Luft an. Die mit der Luft dem Abwasser zugesetzte Sauerstoffmenge beträgt bei optimaler Auslegung der Form und. Anzahl an Saugöffnungen etwa 2 bis 2,2 mg/1 und ist somit etwa so groß wie bei einer Abwasserbearbeitung im Belebungsbecken. Der auf diese Weise eingetragene Sauerstoff reagiert mit den im Abwasser enthaltenen Stoffen und setzt den aeroben Abbau des Abwassers fort. Das Saugrohr wird an geeigneter Stelle, bevorzugt in einen Schacht am Ende einer Druckleitung, in den Abwasserkanal eingefügt, so daß keine zusätzlichen Bauarbeiten vorgenommen werden müssen. Da ferner keine zusätzlichen Kompressoren oder Pumpen od. dgl. benötigt werden, arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung vollkommen wartungsfrei.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird stromabwärts von dem Saugrohr eine Wirbelstrecke angebracht, die die angesaugte Luft möglichst innig mit den im Abwasser enthaltenen Stoffen in Verbindung bringen soll. Zu diesem Zweck wird das Wasser in möglichst wirksamer Weise verwirbelt, und dabei wird die aufgenommene Luft möglichst fein im Abwasser verteilt, um einen möglichst starken biologischen Abbau zu gewährleisten.

Die Wirbelstrecke besteht z.B. aus einem an das Saugrohr angeschlossenen Krümmer, der im Bereich

seiner konvexen Krümmung eine besonders ausgeprägte Ausbuchtung besitzt, an der eine erste Verwirbelung des Luft/Abwassergemischs stattfindet. Anschließend wird das Abwasser vom Ausgang des Krümmers· entweder über ein Flügelrad oder direkt in eine im wesentlichen vertikale Fallstrecke gegeben, die mehrere einander benachbarte Wandabschnitte mit vorgegebenen Umlenkblechen besitzt. Beim Durchlaufen der Fallstrecke wird das Abwasser zwischen den Umlenkblechen beabstandeter Wandabschnitte hin und her geführt, um die Reaktionsstrecke zu verlängern und durch den mehrfachen Aufprall die Luft bzw. den Sauerstoff fein · zerteilt in das Abwasser einzuschlagen.

Alternativ besteht die Wirbelstrecke aus einem am Saugrohr angeflanschten, sich stromabseitig weitenden, offenen Leitkegel, der axial einwärts gerichtete Leitbleche enthält, welche das mit relativ hoher Geschwindigkeit auftreffende Abwasser/Luftgemisch verwirbeln und die Luft fein zerteilt in das Abwasser schlagen. Die Leitbleche führen das Abwasser/Luftgemisch zentral auf einen rotationssymmetrischen Prallkörper, längs dessen Oberfläche das Abwasser/Luftgemisch herabströmt und durch Leitblechanordnungen erneut verwirbelt f wird. Anschließend wird das Abwasser/Luftgemisch vom Prallkörper freifallend an den abgehenden Kanal abgegeben .

Bevorzugt verlaufen die Saugöffnungen des Saugrohrs unter einem spitzen Winkel zur Strömungsachse und besitzen einen Kreisquerschnitt. Um eine möglichst gleichförmige Einströmung der angesaugten Luft zu gewährleisten, sind an der Außenseite des Saugrohrs

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Saugstutzen angebracht, welche die Säugöffnungen axial nach außen verlängern.

Besonders bevorzugt besitzt das Saugrohr die Form eines sich in Strömungsrichtung bis zur Verengung hin verjüngenden ersten Kegelabschnitt und anschließend eines sich in Strömungsrichtung erweiternden zweiten Kegelabschnitt. Die Saugöffnungen sind alle im zweiten Kegelabschnitt in vorgegebenem Abstand voneinander, bevorzugt kranzweise am Umfang angeordnet. Der Querschnitt des Saugrohrs ist bevorzugt am stromaufseitigen und am stromabseitigen Ende gleichgroß.

Ganz besonders bevorzugt wird das Saugrohr und die Wirbelstrecke in einem Kanalschacht am Ende einer Druckleitung des Abwassersystems angebracht. Das Saugrohr wird vertikal ausgerichtet und ist stromaufseitig mit einem Verbindungsrohr außerhalb des Schachts an den Kanal angeschlossen, der etwa in Höhe der Kanalsohle ankommt. Das Verbindungsrohr besitzt eine Steigstrecke, in der das Abwasser mindestens 1 m vom Kanalanschluß angehoben und dann an das Saugrohr abgegeben wird. Das Abwasser durchläuft das Saugrohr, saugt eine möglichst große Menge an Luft an und wird dann in der Wirbelstrecke im Schacht verwirbelt und von der Wirbelstrecke offen - innerhalb des Schachts - zu dem abgehenden Kanal geleitet. Die erforderliche Anhegung des Wassers in der Steigstrecke wird von der Pumpe an der stromaufseitigen öffnung der Druckleitung bewirkt, ein separates Pump- oder Kompressoraggregat ist für die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht erforderlich.

Als Kanalschächte, in die das Saugrohr und die Wirbelstrecke eingebracht werden, werden bevorzugt die im Kanalsystem schon vorhandenen Beton-Kontrollschächte ausgewählt, welche am Ende einer Druckleitung liegen.

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Besonders bevorzugt wird das Saugrohr von einer Luftkammer umgeben, die über einen Luftkanal mit einem sich weitenden Lufteinlaß unterhalb des Schachtdeckels verbunden ist. Dadurch ist sichergestellt, daß nur sauerstoffhaltige Außenluft durch die Saugöffnungen in das Abwasser gelangen. Die im Schacht befindliche, sauerstoffarme Luft gelangt nicht in die Saugöffnungen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht des Saugrohrs der erfindungsgemäßen Vorrichtung, teilweise im Schnitt;

Fig. 2 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Kanalschacht;

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen in einem Kanalschacht; und

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Kanalschacht.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des Saugrohrs für die Vorrichtung. Die Innenwand 3 des Saugrohrs 4 besitzt eine rotationssymmetrische Form, mit einer stromaufseitigen Öffnung 12 und einer strömabseitigen Öffnung 14 senkrecht zur Symmetrieachse 16. Das Saugrohr weist eine Verengung 6 auf, die an der Nahtstelle zweier miteinander verbundener Kegelstümpfe entsteht. Die stromaufseitige Öffnung 12 bildet die Basis eines sich in Strömungsrichtung verjüngenden ersten Kegelstumpfs 4a, an den sich ein in Strömungsrichtung erweiternder zweiter Kegelstumpf 4b anschließt, dessen Basis die stromabseitige Öffnung ist. Die Wand des zweiten Kegelstumpfs 4b ist mit

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Saugöffnungen 8 durchsetzt, die in mehreren Kränzen am Umfang des Saugrohrs angeordnet sind und unter einem spitzen Winkel zur Strömungsrichtung verlaufen.

Vor jede Saugöffnung 8 ist ein Saugstutzen 12 gesetzt, der die Saugöffnung 8 axial nach außen verlängert, so daß die angesaugte Luft oder der Sauerstoff vor dem Eintritt in den Strömungspfa . einen längeren- Saugkanal durchläuft. Wesentlich ist es dabei, daß die Saugöffnungen bündig mit der Innenwand des Saugrohrs 4 abschließen, daß also keine in den Strömungspfad hineinragenden Teile die Strömung des Abwassers beeinträchtigen.

Fig. 2 zeigt einen Schacht 17, der am Ende einer Druckleitung 2 in das Erdreich eingelassen ist und eine Schachtsohle 18 mit einem Einlaß 19a am Ende der Druckleitung oder des ankommenden Kanals 2, und einen Auslaß 19b am abgehenden Kanal 3 besitzt. Auf die Schachtsohle 18 ist eine mindestens abschnittweise kegelförmige Haube 19c aufgesetzt, die an ihrem oberen Ende in einen Zylinderabschnitt 19d mündet, auf den, mit der Straßenfläche abschließend, ein Deckel 19e aufgesetzt ist. Der Aufbau des Schachts ist in den Ausführungsformen gemäß den Fig. 3 und derselbe.

Im kegelförmigen Abschnitt der Haube 19c des Schachts ist ein Saugrohr-4 mit vertikal ausgerichteter Achse angeordnet und stromaufseitig an ein Verbindungsrohr 60 angeflanscht, welches am stromaufseitigen Ende einen Fall- oder Steigabschnitt 62 besitzt und mit dem stromaufseitigen Ende an dem ankommenden Kanal 2

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angeflanscht ist. Die Steighöhe von der Achse des Kanals 2 bis zu dem höchsten Punkt des Verbindungsrohrs 60 beträgt 1,2m oder mehr. Das Verbindungsrohr 60 besitzt die Form eines umgekehrten U, von dem ein Schenkel durch den Steigabschnitt 62 gebildet ist, und dessen anderer Schenkel abgeschnitten und durch das relativ kurze Saugrohr 4 ersetzt ist. Um die Verbindung vom Innenraum des Schachts 17 zu der außen etwa an der Schachtsohle 18 ankommenden Druckleitung 2 herstellen zu können, muß die Schachthaube 19c durchbrochen werden.

Um das Saugrohr 4 ist ein Luftkanal 7o herumgelegt, der in einen vertikalen Abschnitt, und anschließend in eine sich weitende Einlaßöffnung 72 übergeht, die in vorgegebenem Abstand unter dem Deckel 19e des Schachts 17 sitzt. Der Luftkanal 70, 72 führt den Saugöffnungen 8, 10 des Saugrohrs 4 Frischluft zu, die durch den Deckel 19e von außen in den Luftkanal 70 einströmt. Der Luftkanal 70 wird im Schacht von einer Halterung 19f gehalten.

Am stromabseitigen Ende 14 des Saugrohrs 4 ist ein Krümmer 22 angeflanscht, der in Strömungsrichtung einen zunehmenden Querschnitt besitzt und eine Ausbuchtung 24 im Bereich seiner konvex gekrümmten Wandung aufweist. Der Querschnitt des Verbindungsrohrs 60, des Saugrohrs 4 und der stromaufseitigen öffnung des Krümmers 22 ist kreisförmig, der Krümmer 22 geht jedoch an seinem stromabseitigen Ende in der dargestellten Ausführungsform zur Erzeugung eines Flachstrahls in einen flachen, rechteckförmigen Querschnitt über.

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Das stromabseitige Ende des Krümmers 22 gibt das Abwasser auf eine offene Fallstrecke 30, die einander beabstandet gegenüberliegende Umlenkprofile 34 besitzt, die auf der einen Seite an einem Innenwandabschnitt 32 des Schachts 17 angeordnet sind. Die Umlenkprofile 34 besitzen schräg abwärts geneigte Umlenkflächen 36, von denen der Wasserstrahl gelenkt wird. Die Fallstrecke ist im wesentlichen vertikal ausgerichtet und gibt an ihrem unteren Ende das Abwasser an die Eingangsöffnung 19b des abgehenden Kanals 3 ab.

Fig. 3 zeigt eine der Fig. 2 weitgehend entsprechende Ausführungsform der Erfindung, bei der das stromabseitige Ende des Krümmers 22 verkürzt ist, um zwischen Krümmer 22 und der Fallstrecke 30 in den Abwasserstrahl ein Flügelrad 28 einzubauen, welches vom Abwasserstrahl bewegt wird und-den Lufteintrag und die Luftverteilung im Abwasser weiter fördern soll. Das Flügelrad gibt das Abwasser dann an die Fallstrecke 30 ab, die in Fig. 3 nur aus auf die Innenwand des Schachts aufgesetzten Umlenkprofilen 34 mit schräg abwärts laufenden Umlenkflächen 36 besteht. Das Abwasser fällt zwischen Flügelrad und Fallstrecke nach unten in die Einlaßöffnung 19b des abgehenden Kanals 3.

Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Der Aufbau des Schachts sowie der Anschluß des Saugrohrs 4 über das Verbindungsrohr 60 an den Kanal 2 entsprechen dem Aufbau der Fig. 2 und 3. Am stromabseitigen Ende des Saugrohrs 4 ist anstelle eines Krümmers ein sich stromabwärts aufweitender offener

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Leitkegel 40 angeflanscht/ der axial einwärts gerichtete Leitbleche 42 besitzt, auf die das Abwasser/ Luftgemisch aufschlägt und dabei erstmalig eine Vermischung erfährt. Durch die Leitbleche 42 wird das Abwasser/Luftgemisch ebenfalls auf das Zentrum eines Prallkörpers 50 gelenkt, der in vorgegebenem Abstand unter dem stromabseitigen Ende des Leitkegels 40 sitzt. Der Prallkörper 50 ist ein Rotationskörper mit einem erhabenen Zentrum, an das sich eine Umfangsnut 52 und ein anschließender Randwulst 54 anschließt. Die Oberfläche des Prallkörpers 50, insbesondere die Umfangsnut 52 und der Randwulst 54 stellen eine "Leitblechanordnung" 52 dar, die das Abwasser geeignet bewegen und dabei die im Saugrohr 4 angesaugte Luft im Abwasser fein verteilen sollen. Das über die Randnut 54 strömende Abwasser fällt frei auf die Schachtsohle 18 und wird dann an die Eingangsöffnung 19b des abgehenden Kanals 3 geleitet.

Bei allen Ausführungsformen gemäß Fig. 2 bis 4 ist die gesamte Belüftungseinrichtung an dem stromabseitigen oder schachtseitigen Flansch des Verbindungsrohrs 60 mit einer Schnellkupplung ankoppelbar und kann ebenso wie auch das Zwischenblech 19f dadurch mit einem Handgriff aus dem Kontrollschacht entfernt werden. Dadurch werden die Wartungs- und Reinigungsmöglichkeiten für die anschließende Gefälleleitung nicht behindert.

Neben dem Einsatz in Abwasserkanalsystemen eignet sich die Vorrichtung auch bevorzugt zur Verwendung in Abwasserkläranlagen, insbesondere bei der übergabe des Abwassers von einem Becken in ein nachfolgendes Becken und zur Belüfgung von Rückstromen in Kläranlagen.

Claims (18)

EISENFÜHR & SPEISER.!. ..'.. ' ''..''\.: ' :..: '·..'+ A T E N τ α ν w ä l τ ε DIPL.-INQ. GÜNTHER EISENFÜHR DlPL.-lNQ. DIETER K. SPEISER BREMEN Drher.NAT. HORST ZINNGREBE db.-inq. Werner w. η abus UNS. ZEICHEN : N 151 Anmelder/iNH: Neumann Aktenzeichen: Neuanmeldung DATUM; .11. August 1980 Georg Neumann, Parkweg 27, 2807 Achim Vorrichtung zur Belüftung des häuslichen und/oder industriellen Abwassers ANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur Belüftung des häuslichen und/oder industriellen Abwassers in einem Kanal eines Abwassersystems oder einer Kläranlage, gekennzeichnet durch ein in dem Kanal (2) einsetzbares Saugrohr (4) mit einer Verengung (6) und einer oder mehreren am Umfang verteilten Saugöffnungen (8) stromabwärts von der Verengung (6).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts hinter dem Saugrohr (4) eine Wirbelstrecke (20) zur Verteilung der angesaugten Luft innerhalb des Abwassers in den Kanal (2) eingefügt ist.

TELEFON (04 21) "7 20 *}8 J ;EDJJ/\P!D-GflUNOy\,>-4TRAS;SE 27 · D 2800 BREMEN 1 TELEGRAMMEFERROPAT · TELEX 02 44 02Ö"FEP"ÄT'^:'feFiE'M^R¹BAN^<k 106 9072 · POSTSCHECK HAMBURG 25 57 67-209

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelstrecke (20) unmittelbar stromabwärts hinter dem Saugrohr einen Krümmer (22) mit in Stromrichtung zunehmenden Querschnitt enthält, an dem sich eine offene Fallstrecke (30) anschließt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmer (22) eine Ausbuchtung (24) im Bereich seiner konvex gekrümmten Wandung besitzt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fallstrecke einander gegenüberliegende Wandabschnitte (32) mit Umlenkprofilen (34) besitzt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fallstrecke vertikal angeordnet ist, daß die Umlenkprofile schräg abwärts geneigte Umlenkflächen (36) besitzen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Auslaß (26) des Krümmers (22) und dem Beginn der Fallstrecke (30) ein Flügelrad oder -walze (28) in den Abwasserstrahl eingefügt is

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelstrecke (20) unmittelbar stromabwärts vom Saugrohr (4) einen stromabseitig sich weitenden, offenen Leitkegel (40) besitzt, der axial einwärts gerichtete Leitbleche (42) enthält und das Abwasser zentral auf einen Rotations-symmetrischen Prallkörper (50) abgibt, der auf seiner Oberfläche eine Leitblechanordnung (52) zum Verwirbeln und anschließenden Abgeben des Abwassers an den Kanal (2) enthält.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugöffnungen

(8) des Saugrohrs einen Kreisquerschnitt besitzen und unter einem spitzen Winkel zur Strömungsrichtung verlaufen.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß d .e Saugöffnungen (8) in am Saugrohr (4) angesetzten Saugstutzen (10) axial nach außen verlängert sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bisiO_y dadurch gekennzeichnet, daß die Säugöffnungen (8) mindestens einen Schlitz enthalten, der am Saugrohr (4) in Umfangsrichtung umläuft.

12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugrohr (4) einen Kreisquerschnitt besitzt, dessen Durchmesser in Strömungsrichtung bis zur Verengung (4) hin stetig abnimmt und nach der Verengung (6) stetig zunimmt.

13.. Vorrichtung nach Anspruch i2r dadurch gekennzeichnet, daß das Saugrohr (4) die Form eines in Strömungsrichtung sich verjüngenden ersten Kegelabschnitts (4a) und anschließend eines sich in Strömungsrichtung erweiternden zweiten Kegelabschnitt (4b) besitzt, und daß die Saugöffnungen (8, 10) alle im zweiten Kegelabschnitt (4b) angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Saugrohrs (4) am stromaufseitigen und am stromabseitigen Ende gleich groß ist.

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15. .Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts vor dem Saugrohr (4) ein Verbindungsrohr (60) angeordnet ist und das Saugrohr (4) mit vertikal ausgerichteter Achse an den Kanal (2) anschließt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsrohr (60) einen Steigabschnitt (62) besitzt, und daß das stromabseitige Ende (62) mindestens 1m über dem stromaufseitigen Ende (64) des Verbindungsrohrs (60) liegt.

17. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugrohr (4) in einem Luftkanal (70) angeordnet ist, dessen Einlaßöffnung (72) mit der Erdoberfläche in Verbindung steht.

18. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugrohr (4) und die Wirbelstrecke (20) in einem Kanalschacht am Ende einer Druckleitung angeordnet ist, daß das Saugrohr (4) vertikal ausgerichtet ist und stromaufseitig mit dem an der Schachtsohle ankommenden Kanal (2) außerhalb des Schachts verbunden ist, und daß die Wirbelstrecke (20)das Abwasser stromabseitig innerhalb des Schachts in den abgehenden Kanal (3) abgibt.