Abwassertechnik - Ihre Homepage bei Arcor

Abwassertechnik 1
Abwassertechnik 1............................................................................................................. 1-1
1
Einführung in die Problematik Abwassertechnik ................................................................................... 1-4
1.0
Organisatorisches ................................................................................................................................ 1-4
1.1
Geschichtliche Eckdaten der Abwassertechnik .................................................................................... 1-4
1.2
Gegenwärtige Problemstellung ............................................................................................................ 1-6
1.2.1
Gegenwärtiger Stand der Abwassertechnik in Deutschland ......................................................... 1-6
1.2.2
Aufgabenstellung ......................................................................................................................... 1-6
1.3
2
Ursachen und Wirkung von Wasserverunreinigungen ......................................................................... 1-7
Abwasseranfall und Abwasserbeschaffenheit .......................................................................................... 2-8
2.1
Abwasserarten und Abwassermengen .................................................................................................. 2-8
2.1.1
Häuslicher Schmutzwasserabfluss Qh .......................................................................................... 2-9
2.1.2
Gewerblicher und industrieller Schmutzwasserabfluss Q g, i ....................................................... 2-10
2.1.3
Fremdwasserabfluss Qf .............................................................................................................. 2-10
2.1.4
Regenwasserabfluss Qr ............................................................................................................... 2-11
2.1.4.1 Hydrogeologische Begriffe nach DIN 4045 ........................................................................... 2-11
2.1.4.2 Bemessungsregen rB (rT.n)....................................................................................................... 2-12
2.1.4.3 Der Zeitbeiwert  ................................................................................................................... 2-12
2.1.4.4 Der Abflussbeiwert  ............................................................................................................. 2-13
2.1.4.5 Regenwasserabfluss Qr ........................................................................................................... 2-13
2.1.5
Bemessungswassermenge QB ..................................................................................................... 2-13
2.2
Abwasseranalytik und Abwasserbeschaffenheit ................................................................................. 2-14
2.2.1
Probenahme zur Abwasseruntersuchung .................................................................................... 2-14
2.2.2
Wichtige Methoden der Abwasseranalytik................................................................................. 2-15
2.2.3
Ausgewählte, relevante Bestimmungsmethoden ........................................................................ 2-16
2.2.3.1 Feststoffe ................................................................................................................................ 2-16
2.2.3.2 Summenparameter .................................................................................................................. 2-17
2.2.4
Beschaffenheit von Abwasser .................................................................................................... 2-19
2.2.4.1 Häusliches Schmutzwasser (Kommunales Abwasser) ........................................................... 2-19
2.2.4.2 Gewerbliches und industrielles Schmutzwasser (Betriebliches Schmutzwasser) ................... 2-19
2.2.4.3 Verschmutzungen im Niederschlagswasser ........................................................................... 2-20
2.2.4.4 Sonstige Abwässer ................................................................................................................. 2-21
3
Gewässergüte und Gewässerschutz ........................................................................................................ 3-22
3.1
Problemstellung und Begriffsbestimmung .......................................................................................... 3-22
3.2
Gewässergüteklassifizierung .............................................................................................................. 3-22
3.3
Rechtliche Regelungen zum Gewässerschutz ..................................................................................... 3-24
3.3.1
WHG – Wasserhaushaltsgesetz .................................................................................................. 3-24
3.3.2
AbWAG – Abwasserabgabengesetz........................................................................................... 3-25
4
Abwassererfassung und Abwasserableitung (Kanalisationstechnik) .................................................. 4-28
4.1
Problemstellung ................................................................................................................................. 4-28
4.2
Entwässerungsverfahren und Entwässerungssysteme ........................................................................ 4-28
4.2.1
Grundstücksentwässerung .......................................................................................................... 4-28
4.2.2
Entwässerungsverfahren ............................................................................................................. 4-30
4.2.2.1 Mischverfahren (Mischkanalisation) ...................................................................................... 4-30
4.2.2.2 Trennverfahren (Trennkanalisation) ....................................................................................... 4-31
4.2.2.3 Modifizierte Verfahren ........................................................................................................... 4-33
4.2.3
Entwässerungssysteme ............................................................................................................... 4-34
4.3
Berechnung der Abwasserkanalisation .............................................................................................. 4-35
4.3.1
Hydraulische Berechnung der Abwasserkanäle ......................................................................... 4-35
1-2
4.3.1.1 Allgemeine Grundlagen für die Rohrleitungsbemessung ....................................................... 4-35
4.3.1.2 Hydraulische Berechnungsgleichung für Rohrleitungsbemessung ........................................ 4-36
4.3.1.3 Vorgehensweise bei der hydraulischen Rohrleitungsbemessung ........................................... 4-37
4.3.2
Methoden der Kanalnetzberechnung .......................................................................................... 4-38
4.3.2.1 Übersicht über die Methoden der Kanalnetzberechnung ........................................................ 4-38
4.3.2.2 Ausgewählte Methoden der Kanalnetzberechnung ................................................................ 4-39
4.3.3
Statische Berechnung erdverlegter Abwasserleitungen .............................................................. 4-40
4.4
Kanalbaustoffe, Kanalprofile und Kanalbauwerke ............................................................................ 4-43
4.4.1
Kanalbaustoffe ........................................................................................................................... 4-43
4.4.2
Kanalprofile bzw. Kanalquerschnitte ......................................................................................... 4-44
4.4.3
Kanalisationsbauwerke ............................................................................................................... 4-45
4.4.3.1 Abwasserpumpwerke ............................................................................................................. 4-45
4.4.3.2 Sonderbauwerke im Kanalnetz ............................................................................................... 4-46
4.4.3.3 Regenentlastungsbauwerke .................................................................................................... 4-46
4.5
Kosten der Kanalisation und Ermittlung des Abwasserpreises .......................................................... 4-50
4.5.1
Kosten der Kanalisation ............................................................................................................. 4-50
4.5.2
Ermittlung des Abwasserpreises ................................................................................................ 4-51
1-3
1 Einführung in die Problematik Abwassertechnik
1.0 Organisatorisches
Lehrinhalte:
1.
2.
3.
4.
Einführung in die Problematik der Abwassertechnik
Abwasseranfall und Abwasserbeschaffenheit
Gewässergüte und Gewässerschutz
Abwassererfassung und Abwasserableitung
(Kanalisationstechnik)
5. Abwasserreinigung (Klärtechnik)
6. Klärschlammbehandlung
Ablauf des Lehrbetriebes:
- Lehrveranstaltung über 2 Semester
- Vorlesungen / Übungen / Praktika / Exkursionen
- 2 Klausuren
Literaturhinweise:
o ATV Handbuch Bände 1 bis 9; Verlag Wilhelm Ernst und Sohn Berlin 1997 ff
o Imhoff : Taschenbuch der Stadtentwässerung; Oldenbourg- Verlag/ München / Wien
1990
o Kunz: Behandlung von Abwasser; Vogel Buchverlag Würzburg 1992
o Hosang, Bischof: Abwassertechnik; B.G. Teubner- Verlag Stuttgart 1993
o Handbuch für Ver – und Entsorger Band 3 Fachrichtung Abwasser; F. Hirthammer
Verlag München 1994
o ATV – Regelwerk
o DIN – Normblätter
Zielstellung:
o Überklick zum Fachgebiet Abwassertechnik
o Vermittlung der ingenieur – technischen Grundlagen für die Auslegung und den
Betrieb von Anlagen der Abwassertechnik (Kanalisation und Kläranlagen)
1.1 Geschichtliche Eckdaten der Abwassertechnik
 lange Entwicklungsgeschichte erfolgt in 2 Etappen
1.Etappe: Entwicklung der Abwasserableitung (Kanalisation)
- Altertum: Beispiele:
i. 3800 v.u.z.
Sumerer
ii. 960 v.u.z.
heutiges Jerusalem
iii. 900 v.u.z.
Griechenland
iv. 500 v.u.z.
Rom: Cloaca Maxima
- Mittelalter: Rückschritt
- 18. /19.Jhd.
i. 1775 Patent für WC (Cunning)
ii. ab 1830 neue Etappe in Kanalisation
iii. Kanalisation in Deutschland:
1. 1842
Hamburg
2. 1852
Berlin
3. 1860
Leipzig / Chemnitz
1-4
4. 1867
Frankfurt a. M.
5. 1890
Halle
6. 1903
Merseburg
2.Etappe: Entwicklung der Abwasserreinigung
- wesentlich später
- Anlass: Probleme mit Trinkwasser  staatl. Eingriffe
- biologische AR:
i. 1893
Tropfkörperverfahren (CORBETT)
ii. 1914
Belebungsverfahren (ARDEN + LOCKETT)
iii. 1920
Lösung Überschussschlammproblem (IMHOFF)
- chem. AR:
i. parallel zur biolog. AR (Anfang des 20. Jhd.)
- Schlammbehandlung
i. Faulung
1922 Aachen
ii. Filterpressen
1880
iii. Zentrifugieren 1904 Berlin
- Schlammbeseitigung:
i. landwirtsch. genutzt
ii. auf Deponien einlagern
iii. Abklappung ins Meer
Fazit:
- bis Mitte 20. Jhd.: Anwendung und Verbesserung der klassischen AR
- letzten 10 – 20 Jahre: neue Wege der AR
Neue Wege:
- 3.Reinigungsstufe
 Nährstoffelimination (N, P)
- 4.Reinigungsstufe
 Feinstreinigung, Entkeimung
- mehrstufige, kombinierte Verfahren
- Sonderverfahren („Maßanzug“)
 vielfältiger, interessanter, verfahrenstechnisch anspruchsvoller
heute:
entsprechendes Know how jedes Abwasserproblem aus techn. Sicht zu lösen
 Beachtung:
Ökologie + Ökonomie
1-5
1.2 Gegenwärtige Problemstellung
1.2.1 Gegenwärtiger Stand der Abwassertechnik in Deutschland
Abwasserentsorgung:
- Abwasserableitung (Kanalisation)
- Abwasserreinigung (Kläranlage)
Anschlussgrad an die öffentliche Kanalisation:
Siedlungsgröße
alte Bundesländer
neue Bundesländer
in %
in %
bis 5.000
90,3
56,9
5.000 bis 10.000
88,8
61,4
10.000 bis 20.000
93,3
68,5
20.000 bis 50.000
94,1
69,8
50.000 bis 100.000
98,8
80,0
über 100.000
98,7
89,5
Gesamt:
95,9
82,6
Gesamtergebnis
in %
87,5
86,8
92,1
90,4
95,2
97,0
93,8
Stand 1999
Stand der Technik
- hohes Niveau
- organische Kohlenstoffverbindungen
- Nährstoffe (N, P)
- anorganische Stoffe
- Problemstoffe
 C>96%
 N~80%; P >97%
 weitgehend Eliminierung
 weitgehende Eliminierung
1.2.2 Aufgabenstellung
 differenziert
a) alte Bundesländer Ziel: Gewässergüteklasse 2
1.
Sanierung (Werterhaltung) der Kanalnetze
2.
flächendeckender Einsatz biolog.Kläranlagen mit weitergehender Reinigung
(3. und 4. Reinigungsstufe)
3.
Regenwasserbehandlung
4.
Reduzierung von Problemstoffen (Indirekteinleiterproblematik)
5.
ökologische Klärschlammentsorgung
jährl. Investitionen seit 1980 auf Level von 5 Mrd. DM
b) neue Bundesländer
Ziel: Gewässergüteklasse 2-3
1.
Erhöhung des Anschlussgrades an die Abwasserbehandlung durch Neubau und
Sanierung der Kanalisation
2.
Neubau und Rekonstruktion von Kläranlagen
3
Aufbau einer anforderungsgerechten (+ ökologischen) Sachlammentsorgung
1-6
Investitionen für Umweltmaßmahmen in Ost:
Gesamt:
220 Mrd. DM
davon:
Wasser:
153 Mrd. DM
Abfall:
43 Mrd. DM
Luft:
24 Mrd. DM
davon in:
Sachsen:
70 Mrd. DM
Sachsen-An.: 44 Mrd. DM
Brandenburg: 38 Mrd. DM
Thüringen: 28 Mrd. DM
Berlin Ost: 23 Mrd. DM
Meck.-Vorp.: 17 Mrd. DM
1.3 Ursachen und Wirkung von Wasserverunreinigungen
 Übergang zum höchsten Punkt
Quellen für
Art der Verunreinigung
Wasserverunreinigungen
1) Haushaltsbereich
-organ. Stoffe
-Nährstoffe
2) Industrie / Gewerbe
-organ. Stoffe
-anorgan. Stoffe
-Nährstoffe
-Problemstoffe
3) Landwirtschaft (Gewerbe) -organ. Stoffe
-Nährstoffe
-anorgan. Stoffe
4) Regenwasser (beim Fallen -saurer Regen Atmos.
durch Atmos. und
-Straßenschmutz
Boden(Ablauf)
Bodenablauf
1-7
Wirkung auf natürliche
Gewässer
Zehrstoffe (O2-Haushalt)
Eutrophierung
Zehrstoffe
Salzbelastung...
Eutrophierung
toxisch
2 Abwasseranfall und Abwasserbeschaffenheit
2.1 Abwasserarten und Abwassermengen
Begriff Abwasser:
1.durch Gebrauch in seinen Eigenschaften negativ verändertes Wasser
oder
2.versteht man auch jedes in die Kanalisation gelangende Wasser ist Abwasser!
5 Herkunftsquellen  5 Abwasserarten:
1.Häusliches Schmutzwasser – Index h
(aus Haushaltungen, Büros, Gaststätten, Hotels, Schulen . . .)
2.Gewerbliche Schmutzwasser – Index g
(aus Gewerbebetrieben, Krankenhäusern, Tankstellen . . .)
3.Industielle Schmutzwasser – Index i
(an diversen Industriebetrieben bei der Herstellung von Grundstoffen, Investitions –
und Verbrauchsgütern, sowie Nahrungs – und Genußmittel )
Neu: nach ATV – A118 (Nov. 1999)
wird betriebliches und industrielles Schmutzwasser zu betrieblichen Schmutzwasser
zusammengefaßt und bekommt den Index g,i
4.Fremdwasser – Index f
(aus diffusen Quellen, wie Hausdrainagen, Undichtheiten von Kanälen und
Schächten, Wasserhaltungen bei Baustellen)
5.Niederschlagswasser (Regenwasser) – Index r
Abwassertechnische Bilanzen:
Q – Wassermenge [l/s];[m³/h];[m³/d]
1.Städtischer Schmutzwasserabfluß QS:
QS  Qh  Qg  Qi
Q S  Qh  Q g ,i
2.Trockenwetterabfluß QT:
QT  QS  Q f
QT  Qh  Q g ,i  Q f
3.Mischwasserabfluß Qm:
Qm  QT  Qr
Qm  Qh  Q g ,i  Q f  Qr
2-8
2.1.1 Häuslicher Schmutzwasserabfluss Qh
abhängig:
-
direkt von der Zahl der Einwohner und von deren Lebensgewohnheiten /
Lebensstandard
Berechnung:
- häuslichen Schmutzwasserabfluss Qh, d (Tagesmittel)
Qh ,d  q h ,d * E [l/d]
qh, d
-spezifischer Abwasseranfall [l/(E*d)]
E
-Einwohner
 Berücksichtigung von Schwankungen  Tagesganglinie!
Tagesganglinie des Abwasseranfalls einer Stadt mit 50.000 E:
Skizze:
Bemessungswerte:
Siedlungsgröße
<5.000
5.000 bis < 10.000
10.000 bis < 50.000
50.000 bis < 250.000
>250.000
(bisherige Ansätze)
spez. Abwasseranfall
qh,d in [l/(E*d)]
150
175 bis 180
200 bis 220
225 bis 260
250 bis 300
häuslicher Schmutzwasserabfluß (Stundenabfluß) Qh,h [m³/h]:
Qh,d m³ / d 
Qh,h 
f h / d 
speziefischer Abfluß (Orientierungswert nach A118)
- Neu:
qh,s = 0,004 l/(s*E)
- bisher: qh,s = 0,005 l/(s*E)
2-9
Schwankungsbeiwert
f in [h/d]
8
10
12
14
16
2.1.2 Gewerblicher und industrieller Schmutzwasserabfluss Qg, i
Einschätzung:
- der Schmutzwasserabfluss von Gewerbe und Industrie unterliegt im
Gegensatz zum häuslichen Schmutzwasserabfluss einer sehr großen
Bandbreite bezüglich der Anfallmenge (von sehr wenig bis sehr viel) und
der Anfallcharakteristik (kontinuierlich; diskontinuierlich (Chargenweise);
(8 Stundentag)
- zulässige Werte lassen sich in der Regel nur über Messungen ermitteln
Orientierungswerte:
Einrichtung, Industrie
Maßeinheit
Krankenhaus
Hallenbad
Schulen (mit 250 Schultagen
und Duschen)
Gaststätten
Stahlerzeugung
Zellstoffherstellung
Papierherstellung
Brauerei
Molkerei
1 Bett
1 Besucher /-in
1 Schüler
1 Gast
1t Stahl
1t Papier
1m³ Bier
1m³ Milch
mittlerer SchmutzwasserAbfluss pro Maßeinheit
[m³/d]
0,25...0,6
0,15...0,18
0,02
0,1...1,0
10
300
200
15 (ohne Mälzerei)
5
 Bei neu zu erschließenden Gewerbe- und Industriegebieten (ATV A118):
neu:
a)Betriebe mit geringem Verbrauch (z.b. Lagerhallen…)
 qg,i = 0,2…0,5 l/(s*ha)
b)Betriebe mit mittlerem bis hohem Verbrauch (produzierendes Gewerbe)
 qg,i = 0,5…1,0 l/(s*ha)
mittel:
0,5 l/(s*ha)
hoch:
1,0 l/(s*ha)
2.1.3 Fremdwasserabfluss Qf
Einschätzung:
- unerwünschter Bestandteil
- kaum verschmutztes Wasser
- Mengen sind sehr schwierig zu erfassen
- Größe nimmt zu mit dem Alter des Kanalnetzes
Empfehlung:
 Pauschalansatz bezogen auf Schmutzwasseranfall
Q f  m * Qs wobei m = 0,1 bis 1,0
mit dem Wir rechnen:
Regelansatz:
m = 0,5
 Flächenbezogene Fremdwasserspende
l
q f  0,05bis 0,15
s * ha 
2-10
 Kanallängenbezogene Fremdwasserspende (veraltete Version)
m³
q f  10bis100
km * d 
 Einwohnerbezogene Fremdwasserspende (veraltete Version)
l
q f  90bis130
E * d 
2.1.4 Regenwasserabfluss Qr
Einschätzung:
- wichtige Größe, denn der Regenwasserabfluss bei Starkregen muss
beherrscht werden! !
- der Regenwasserabfluss bei Starkregen liegt 50 bis 200 fachem des
Trockenwetterabflusses
Einflussfaktoren:
- Intensität und Dauer des Regens
- Regenverteilung und Regenhäufigkeit
- Oberflächen – und Bodenbeschaffenheit im Einzugsgebiet (versiegelte
Flächen)
2.1.4.1
Hydrogeologische Begriffe nach DIN 4045
Begriff
1. jährliche
Niederschlagshöhe
2. Regenhöhe
Symbol
hN
Einheit
mm
Definition
Niederschlagshöhe pro Jahr
hR
mm
3. Regendauer
T; TR
min
4. Regenintensität
i
mm
min
5. Regenhäufigkeit
n
1
a
6. Regenspende
r
l
s * ha 
l
s * ha 
Niederschlagshöhe für eine
betrachtete Zeitspanne
Zeitspanne zwischen Beginn und
Ende eines Regenereignisses
Quotient aus Regenhöhe und
h
Regendauer i  R
TR
Anzahl der Regenereignisse pro Jahr,
die die Regenintensität überschreiten
bzw. erreichen (Überschreitungshäufigkeit)
Quotient aus Volumen des Regens
und dem Produkt aus Zeit und Fläche
7. Bemessungsregen rT, n
(rB)
2-11
Regenspende, nach der Bauteile von
Abwasseranlagen bemessen werden
(mit zugehöriger Regendauer und –
häufigkeit)
2.1.4.2
Bemessungsregen rB (rT.n)
 l 
 s * ha  


rT, n mit T = 15 min und n = 1
 einmal im Jahr wird ein 15 minütiges Regenereignis erreicht!
Historie:
REINHOLD  erste Regenspendekarte erstellt für n = 1 und
T = 15 min
l
Merke:
Mitteldeutschland ~ 100
s * ha
Beachte:
- je nach Genauigkeit und Anforderungen an Planung kann von dem
Regelansatz (T = 15und n = 1) abgewichen werden
- übliche Bereiche für T: zwischen 5 und 20 min
<15, wenn Anteil an der versiegelten Fläche und die Geländeneigung groß
sind
- übliche Bereiche für n: zwischen 0,2 und 2
Ansatz: n = 0,2 Regenereignis einmal in 5 Jahren
n = 2 Regenereignis zweimal im Jahr
für uns:
rB = r15,1
Maßeinheit:
2.1.4.3
Der Zeitbeiwert 
-
dimensionslos
drückt den Zusammenhang zwischen Regendauer und Regenhäufigkeit aus
mit dem Zeitbeiwert  können die Regenereignisse, die von r15,1 abweichen
ausgerechnet bzw. umgerechnet werden!
rT ,n   * r15,1

38  1
 4  0,369   nach REINHOLD
T 9 n

24

T 9

2-12
2.1.4.4
Der Abflussbeiwert 
-
dimensionslos
Tatsache, das von dem niedergehenden Regen nur ein Teil in die
Kanalisation gelangt, der andere Teil versickert, verdunstet oder wird
anderweitig gehindert
- abhängig von:
- Größe des Abflusses richtet nach.
i. Oberflächenbeschaffenheit
ii. Art der Bebauung
iii. Neigung
iv. Bodenstruktur...
 l 
q
Abflußspende
s * ha 

 
Re genspende
 l 
r
 s * ha 
 = 0  nichts gelangt in die Kanalisation
 = 1  alles gelangt in die Kanalisation
S = Spitzenabfluss
Abflussbeiwerte: siehe Kopie!
2.1.4.5
Regenwasserabfluss Qr
Qr   * * rB * AE
Qr
Regenwasserabflussmenge [l/s]

Zeitbeiwert

Abflussbeiwert
rB
Bemessungsregen r15, 1 [l/(s*ha)]
AE
Fläche des Einzugsgebietes [ha]
2.1.5 Bemessungswassermenge QB
System
Bemessungswassermenge QB
1. Abwasserkanal
1.1 Schmutzwasserkanal im Trennverfahren Qt  QS  Q f
1.2 Regenwasserkanal im Trennverfahren
1.3 Mischwasserkanal
Qr   * * rB * AE
Qm  Qr  Qt 
2. Kläranlage
2.1 Trennverfahren
Qt  QS  Q f
2.2 Mischverfahren
Qm  2 * Q S  Q f
 Seminar I
2-13
2.2 Abwasseranalytik und Abwasserbeschaffenheit
Vorgehensweise:
1.
2.
3.
4.
Probenahme
Abwasseranalytik
Festlegung der Reinigungstechnologie
Berechnung der Anlagenteile
2.2.1 Probenahme zur Abwasseruntersuchung
Merke:
Jede Abwasseranalyse ist nur so gut, wie die Probenahme es erlaubt!!
Probenahmeprotokoll: (DIN 38402 A11)
muss folgendes enthalten:
(1) Datum, Ort, Uhrzeit der Probenahme
(2) Zeitintervalle der Probenahme
(3) Probenahmestelle und örtliche Gegebenheiten
(4) wichtigsten meteorologischen Größen (Temperatur, Wetter, Luftdruck,...)
(5) möglichst sofort visuelle Beurteilung (Geruch, Aussehen, Farbe,...)
(6) manuelle oder automatische Probenahme
weiterhin ist zu beachten:
- sekundär Verunreinigungen sind zu vermeiden
- bei langen Transportzeiten sollte die Probe konserviert werden (z.b.
Kühlung)
Probemenge:
in der Regel ca. 2-3 Liter
ca. 10 Liter, wenn Fischtoxizität bestimmt werden soll!
Probearten:  3 verschiedene
(1) Art:
Stichprobe
 diskontinuierliche Probenahme zu beliebigen / willkürlichen Zeitpunkten
Nachteil:
charakterisiert die Beschaffenheit des Gewässers nur zu diesem
Zeitpunkt.
Modifikation: qualifizierte Stichprobe
mindestens 5 Stichprobe, die in einem Zeitraum von höchstens 2
Stunden im Abstand von nicht weniger als 2 Minuten entnommen und
gemischt werden!
(2) Art:
Zeitabhängige Probenahme (Mischprobe)
über einen bestimmten Zeitraum hinweg erfolgt die Probenahme mit jeweils gleichen
Volumina und anschließender Mischung
 üblich 2h oder 24h (stündl. Entnahmen) Mischproben
 in der Regel mit automatischen Probenahmegeräten
2-14
(3) Art:
Mengenabhängige Probenahme
In Abhängigkeit des Volumenstromes werden in bestimmten Zeittakt, dem
Volumenstrom proportionale Probemengen entnommen und diese ebenfalls zu
Mischproben zusammengestellt.
Beispiel:
t=0
Q = 10 m³/s
V=1l
t=1
Q = 20 m³/s
V=2l
t=2
Q = 15 m³/s
V = 1,5 l
2.2.2 Wichtige Methoden der Abwasseranalytik
DIN 38400
Übersicht über Methoden der Abwasseranalytik (DIN 38400)
Sinnesprüfung
phys. Methoden
chem. Methoden
-Geruch
-Durchsichtigkeit
-Aussehen
-Farbe (Tafel)
-Farbe
-Leitfähigkeit
-pH-Wert
-Temperatur
-Trübung
-Feststoffe
gelöste Stoffe
-O2
-CO2
-Chlor
Kationen
-Ca /Mg
(Gesamthärte)
-Spurenelemente
-Schwermetalle
u.a.
Anionen
-Carbonate
-Chloride
-Cyanid
-Nitrat
-Phosphat
-Sulfate
u.a.
Beachte:
Für kommunales Abwasser in der Regel ausreichend:
(1)
Festsstoffe
Maß für ungelöste Stoffe
(2)
BSB5
Maß für organ. Stoffe
(3)
CSB
Maß für organ. Stoffe
(4)
NGes
Maß für den Nährstoff N
(5)
PGes
Maß für den Nährstoff P
2-15
biolog. Methoden
Biolog. Methoden
-Saprobiensystem
-Bioaktivität
-Biomasse
-Analyse der
Lebensformen
toxikol. Methoden
-Fischtest
-Daphnientest
-Leuchtbakterientest
Summenparameter
-BSB
-CSB
-TOC / DOC
-Gesamt N
-Gesamt P
organ. Stoffe
-Aldehyde
-Amine
-Phenole
-KW / CKW
-Tenside
-Dioxine
-Furane
u.a.
2.2.3 Ausgewählte, relevante Bestimmungsmethoden
2.2.3.1
Feststoffe
 Maß für ungelöste Stoffe
 relativ einfach auf mechan. Wege entfernbar
Unterteilung der Feststoffe:
a) Absetzbare Stoffe (DIN 38409 T9)
Bestimmung im Imhoff – Trichter:
Durchführung:
- 2 l Wasserprobe entnehmen
- 2 Imhoff – Trichter mit jeweils 1 l Abwasser füllen
- Proben 2 h stehen lassen
- Messung des Anteils der abgesetzten Stoffe in [ml/l]
b) Abfiltrierbare Stoffe
Durchführung:
- Abwasserprobe wird filtriert
- Trocknung des Filterrückstandes bei 105°C
- Auswägen und auf das Probenvolumen beziehen
Trockensubstanzgehalt:
Filterrücks tan d mg 
TS 
Pr obevolumenl 
Feststoffverhältnisse bei kommunalem Abwasser:
Gesamte Feststoffe
100%
Abdampfrückstand Gelöste Salze
(anorg. Salze)
Abfiltrierbare Stoffe ungelöste Salze
(Schwimm-, Schwebe- und Sinkstoffe)
67%
33%
Nichtabsetzbare
Stoffe
22%
22%
67%
echte und kolloidal gelöste Stoffe
feindisperse
Stoffe
Absetzbare
Stoffe
11%
11%
grobdisperse
Stoffe
Beachte:
Jede Art von Feststoffen in Abwasser und Klärschlamm können in organ. und anorgan. Teile
getrennt werden. Die organ. Stoffe sind über den Glühverlust bestimmbar.
Glühverlust:
Filterrückstand wird bei 550°C bis zur Gewichtskonstanz verglüht
Auswiegen, die Differenz zum Filterrückstand ist der Glühverlust  OTS - Gehalt
2-16
2.2.3.2
Summenparameter
Notwendigkeit der Einführung:
- resultiert aus der Tatsache, dass eine vollständige Analyse der Vielzahl der
im Abwasser befindlichen Einzelstoffe praktisch unmöglich und nicht
sinnvoll ist
- diese Parameter der Abwasserinhaltsstoffe sind summarisch zu erfassen
(bezüglich ihrer summarischen Wirkung)
Relevante Summenparameter:
 Chemischer Sauerstoffbedarf CSB
bestimmt nach DIN 38409 Teil 41
Def:
der CSB ist die auf Sauerstoff umgerechnete Masse an Oxidationsmittel
(K2Cr2O7), die für die Oxidation organ. Inhaltsstoffe gebraucht wird.
Aussage:
 man erfasst alle Stoffe summarisch, die durch K2Cr2O7 oxidierbar sind
 Maß für organ. und anorgan. Verschmutzung ( in Trinkwasser = 0)
 Parameter der Abwasserabgabe
Durchführung nach DIN:
- Abwasserprobe mit K2Cr2O7 versetzten
- 2 h bei 145°C unter Rückfluss gekocht
- dann durch Titration das nichtverbrauchte K2Cr2O7 bestimmt
- im Praktikum Bestimmung mit Küvettentest

Biologischer Sauerstoffbedarf BSB
DIN 38409 T 51
Definition:
BSB ist die Masse an gelöstem Sauerstoff, die von adaptierten (angepassten)
Mikroorganismen beim Abbau der in 1 Liter Abwasser enthaltenen organ.
Inhaltsstoffe innerhalb eines bestimmten Zeitraumes benötigt wird.
i.d.R. BSB5  5 Tage
 direktes Maß für den biolog. Abbau organ. Biomasse
 entscheidende Bemessungsgröße für Kläranlagen
Durchführung:
- nach DIN
- Abwasserprobe mit Mikroorganismen versetzen
- O2 am Anfang messen
- 5 Tage bei Dunkelheit und 20°C stehen lassen
- O2 erneut messen  Größe des Verbrauchs = Maß für Verunreinigung
- 2 Bestimmungsmethoden:
1. nach DIN  Verdünnungsmethode
2. manometrische Methode  über Druck (Computer gestützt)
2-17
Zusammenhang zwischen CSB und BSB:
- beide ein Maß für den Gehalt an organ. Stoffen im Abwasser
grundsätzlich:
BSB  CSB
gleich  alle organ. Stoffe biolog. abbaubar
(Bsp.: Lebensmittelindustrie  fast 1:1)
man kann Schlußfolgerungen über die Abbaubarkeit anhand des Verhältnisses von
CSB zu BSB ziehen:
 abwassertechn. Korrelationen:
CSB : BSB ~ 2 : 1 (kommunales Abwasser)  gut abbaubar
CSB : BSB ~ 10 : 1 (Industrieabwasser)  sehr schlecht abbaubar
 Verunreinigungen!
das Verhältnis CSB : BSB verändert sich während der Reinigung:
Bsp: Kommunales Abwasser:

Stickstoff gesamt Nges
Stickstoff und seine Verbindungen:
i. organ. gebundener N (Norg)
Oxidationsz.B. Harnstoff, Eiweiß
kette
ii.
Ammonium
(NH4-N) Fischgift
(Nitrifikation)
iii. Nitrit (NO2- N)
iv. Nitrat (NO3-N)
Bestimmung mittels Küvettentest
Bedeutung:
große Bedeutung in moderner Abwassertechnik
 Parameter bei der Abwasserabgabe
 Bemessungsgröße für Kläranlagen (ab best. Ausbaugröße)

Phosphor gesamt Pges
Phosphor:
 organ. gebundener P
 anorgan. gebundener P (Ortho - Phosphat; Poly – Phasphat)
Bestimmung mittels Küvettentest
Bedeutung:
 Parameter bei Abwasserabgabe
 Bemessungsgröße für Kläranlagen (bei Großkläranlagen)
2-18
2.2.4 Beschaffenheit von Abwasser
2.2.4.1
Häusliches Schmutzwasser (Kommunales Abwasser)
Verschmutzungsarten:
- Fäkalien  organ. Stoffe
- Stoffe der persönl. Hygiene und Körperpflege
- Waschmittel
- Lebensmittel
Zusammensetzung kommunalen Abwassers:
Kriterium
1. pH-Wert
2. absetzbare Stoffe
3. abfiltrierbare Stoffe
4. CSB
5. BSB5
6. Stickstoff
6.1 Nges
6.2 NH4-N
6.3 NO2- N
6.4 NO3- N
7. Pges
Einheit
[-]
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
gering
6,6
2
200
300
150
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
20
10
0
0,1
5
Belastungsgrad
mittel
7,6
6
500
600
300
50
30
0,1
0,3
15
stark
8,6
12
900
1000
500
85
50
0,3
0,5
25
einwohnerspezifische Schmutzmengen (Lasten lE)
a) abfiltierbare Stoffe
l E , A  70 g
b) organ. Verschmutzung
l E , B  60 g
l E ,C  120 g
c) Gesamtstickstoff
l E , N  11g
d) Gesamtstickstoff
l E , P  2,5 g
TS
E *d
BSB 5
E *d
CSB
E *d
N
E *d
P
E *d
2.2.4.2
Gewerbliches und industrielles Schmutzwasser
(Betriebliches Schmutzwasser)
Einschätzung:
- Sammelbegriff für Abwasser verschiedenster Art
- die Beschaffenheit von betrieblichem Schmutzwasser ist jeweils
industriespezifisch und ist außerordentlich unterschiedlich(org. hoch bis
org. niedrig belastet oder keine Nährstoffe vorhanden, toxische Stoffe,...)
- nicht so genau qualifizierbar
2-19
(1) EWG – Einwohnergleichwert
 damit man die unterschiedlichen Abwässer miteinander vergleichen kann
- ist eine Maßzahl des Verschmutzungsgrades eines ind. bzw. gewerbl.
Schmutzwassers im Vergleich mit dem Durchschnittswert eines häuslichen
/ kommunalen Abwassers
- Regelbezug: BSB5
60 g _ BSB5
- 1EWG 
E *d
Q * C BSB5
L
EWG 

- Umrechnung:
60 g
60 g
E *d
E *d
 m³ * g * E * d

 d * m³ * g  E 


(2) EW - Einwohnerwert
EW  EZ  EWG
EW
Einwohnerwert
EZ
Einwohnerzahl
EWG
Einwohnergleichwert
 Bemessungsgröße für Kläranlage
Orientierungswerte für die Abwasserbelastung bezügl. EWG:
Gewerbe / Industrie
Fleisch- und Wurstherstellung
Butter- und Margarineindustrie
Obst und Gemüse
Bierherstellung
Kunstseidenherstellung
Seifenherstellung
Krankenhäuser
Schulen
2.2.4.3
1 EWG entspricht:
4 – 6 kg Fleisch
2 kg Butter / Margarine
2 kg Obst
2 – 5 l Bierproduktion
1,5 kg Kunstseide
1 kg Seife
1 Bett
10 Lehrplätze
Verschmutzungen im Niederschlagswasser
Verschmutzungen durch:
- atmosphärische Verschmutzungen
Staub, NOx, SOx, KW,...  siehe LRT
Größe der Aufnahme ist abhängig von der Region
- Verschmutzungen beim Ablaufen des Regenwassers
2-20
Durchschnittliche Beschaffenheit des fallenden NS in einer Großstadt
Kriterien
1. pH- Wert
2. Leitfähigkeit
3. BSB5
4. CSB
5. Nges
6. PO4, ges
7. Chlorid
8. Sulfat
9. Zink
10. Blei
Wert
4,0 – 4,7
53 s / cm
1,0 mg / l
9,0 mg / l
1,2 mg / l
0,05 mg / l
1,0 mg / l
10 mg / l
150 g / l
45 g / l
Schmutzfrachten des Regenabflusses:
Kriterien
1.
2.
3.
4.
5.
abfiltrierbare Stoffe
BSB5
CSB
Nges
Pges
2.2.4.4
 kg 
jährliche Schmutzfrachten 
 ha * a 
unterer Bereich
oberer Bereich
660
2000
60
130
290
400
17
35
2
12
Sonstige Abwässer
a) Kühlwasser
 2 des gesamten Industrieabwassers
3
 Problem: Temperaturerhöhung
 Zusatzstoffe:
Korrosionsschutzmittel,...
b) Grubenwässer
 Kohlebergbau vor allem (Mitteldeutschland, Lausitz,...)
 hohe Salzkonzentrationen, freie Schwefelsäure, teilweise toxische Stoffe
c) Deponiesickerwässer
 Komplex, relativ kompliziert zusammengesetzt
 org. und anorg. Last- und Problemstoffe verschiedener Art
 separate Erfassung notwendig und gesetzlich vorgeschrieben
 Seminar II
2-21
3 Gewässergüte und Gewässerschutz
3.1 Problemstellung und Begriffsbestimmung
Begriffe:
1. Gewässergüte
 qualitativer Zustand eines Gewässers
Limnologie (Seenkunde)
2. Gewässerschutz
 Gesamtheit der Maßnahmen zum Schutz der natürlichen Gewässer vor
Wasserverunreinigungen jeglicher Art!
Problemstellung:
Maßnahmenkatalog zum Gewässerschutz ( Bsp. für Fließgewässer)
1. Erfassung des Istzustandes eines Fließgewässers
- quantitativ: Wasserführung (NNQ, MNQ, MQ, HQ, HHQ)
- qualitativ: Gewässergüteklassifizierung Gewässergütekarten
2. Ableitung der Belastbarkeit des Gewässers
 Abwasserlastplan
- zahlenmäßige Ermittlung und zeichnerisches Auftragen der Abwasserlast
eines Fließgewässers unter Berücksichtigung des
Selbstreinigungsvermögen des Flusses
 Gewässergütemodelle
- Gesamtbeschreibung der im Gewässer ablaufenden, komplexen Vorgänge
3. Festlegung der Entnahme- und Einleitbedingungen
- mengenmäßige Vorgabe für Entnahme und Einleitung
- Vorgaben für Reinigungsanforderungen  Mindestanforderungen
4. Ableitung der Technologie zur Abwasserreinigung
- relevant für Planung, Bau, und Betrieb von Kläranlagen
Verantwortung: zuständige Wasserbehörde der Länder
3.2 Gewässergüteklassifizierung
a) Fließgewässer
Einteilung der Fließgewässer in Klassen:
 4 Hauptklassen
 3 Zwischenklassen
Kriterien für Gewässergüteklassen:
1) Chemische Kriterien
- org. Belastung (BSB5)
- O2- Gehalt
- Nährstoffbelastung (NH4-N)
3-22
2) Bioindikatoren
Saprobiensystem ̂ „Fäulnisbewohnern“
Grundidee:
Lebewesen in Gewässern stehen direkt in Verbindung mit der
Qualität des Wassers!
gewichtetes Punktesystem
S = 1 (oligosaprob)  wenig Saproben
S = 2 (betamesosaprob)  mittel
Bezug auf Hauptklassen
S = 3 (alphamesosaprob)
S = 4 (polysaprob)  viel
Saprobienindex Si:
 s * h
Si 
s
Grundklassen; h
h
Gewässergüteklassen für Fließgewässer:
Güteklasse/
Farbe
Belastungsgrad
Saprobität
S
I
dunkelblau
I-II
hellblau
II
dunkelgrün
unbelastet
oligosaprobie
1,0 < 1,5
1,5 - 1,8
gering
belastet
mäßig belastet
II-III
hellgrün
III
gelb
kritisch
belastet
stark
verschmutzt
III-IV
orange
V
rot
sehr stark
verschmutzt
übermäßig
verschmutzt
betamesosaprobie
1,8 < 2,3
2,3 – 2,7
alphamesosaprobie
2,7 < 3,2
3,2 – 3,5
polysaprobie
3,5  4,0
3-23
Häufigkeit (h = 1 ...9)
BSB5
mg/l
1
chem. Parameter
O2- Gehalt
mg/l
>8
NH4- N
mg/l
Spuren
1–2
>8
ca. 0,1
2–6
>6
< 0,3
5 – 10
>4
< 1,0
7 – 13
>2
0,5 > 1,0
10 – 20
>2
> 15
>2
mehrere
mg/l
mehrere
mg/l
b) stehende Gewässer
 ähnliches Prinzip der Gewässerqualifizierung
Bsp.: Gewässergüteklasse 2  Badewasser
phy. –chem. Kriterien für Gewässergüteklasse 2
lfd.
Nr.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Kriterien
Einheit
Temperatur
°C
sommerkühle Gewässer
25
sommerwarme Gewässer
28
Sauerstoffgehalt
mg/l
6
pH- Wert
6-9
Ammonium NH4 – N
mg/l
 0,3
Nges  Sommer
5
Nges  Winter
7
BSB5
mg/l
2–6
CSB
mg/l
 15
Pges
mg/l
 0,3
Feges
mg/l
 1,0
Znges
mg/l
 0,5
Cuges
mg/l
 0,04
Crges
mg/l
 0,05
Niges
mg/l
 0,05
Pbges
mg/l
 0,05
Cdges
mg/l
 0,005
Hgges
mg/l
<0,0005
toxikolog. Tests  keine tox. Wirkung auf Bakterien, Algen, Fischnährstoffe,
Fische
3.3 Rechtliche Regelungen zum Gewässerschutz
 2 Regelungen
1. WHG – Wasserhaushaltsgesetz
2. AbWAG - Abwasserabgabengesetz
3.3.1 WHG – Wasserhaushaltsgesetz
Rahmengesetz des Bundes:
Relevante Bestimmungen für die Abwassertechnik
§3
§7,8
§7A
§ 18
§ 19
Wert
Regelungen der Gewässerbenutzung
 Entnahme und Einleitung bedarf Genehmigung
Erlaubnis- und Genehmigungsverfahren
 wasserrechtl. Bescheid für Direkteinleite (gültig 1 Jahr)
Mindestanforderungen an das Einleiten von Abwasser
 Abwasserverordnung (Anhänge 1 – 53)
Pflicht zur Abwasserbeseitigung
 Bau und Betrieb von Abwasseranlagen
 Zulassung von Kläranlagen ( >50.000 EW UVP)
Anlage zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen
3-24
Mindestanforderungen an geeignetes Kommunalwasser:
 §7a Anhang 1 Abwasserverordnung
Größenklasse (GK) der
Abwasserbehandlungsanlage
GK 1
< 1.000 EW
GK 2
1.000 bis < 5.000 EW
GK 3
5.000 bis < 20.000 EW
GK 4
20.000 bis < 100.000EW
GK 5
 100.000 EW
CSB
BSB5
NH4 – N
Nges
Pges
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
qualifizierte Stichprobe oder 2h- Mischprobe
150
40
110
25
-
-
-
90
20
10
18
-
90
20
10
18
2
75
15
10
18
1
 wann werden Mindestwerte akzeptiert?
- abhängig von Qualität des Vorfluters
 wenn leistungsschwacher Vorfluter
- Mindestanforderungen reichen nicht  besser reinigen!!
3.3.2 AbWAG – Abwasserabgabengesetz
Grundsätze:
1. Höhe der Abwasserabgabe direkt abhängig von Verschmutzungsgrad des Abwassers,
welches abgeleitet wird (Festlegung über wasserrechtl. Bescheid)
2. abwasserabgabenpflichtig nur Direkteinleite
Begriffe:
 Direkteinleiter:
leitet direkt in den Vorfluter ein z.b. KA
 Indirekteinleiter: leitet in Kanalnetz ein zur z. B. KA
3. Abwasserabgaben werden an Länder gezahlt
 Überwachung vom Landesrechnungshof
 gezielter Einsatz der Abgaben zu zweckmäßigen Gewässersanierungen
Vorgehensweise:
Einführung von Schadeinheiten SE:
 je schädlicher ein Stoff, um so kleiner sind die SE
Kriterien  siehe Tabelle 1
Festlegung von schadensbezogenen Abgabesätzen  siehe Tabelle 2
3-25
Kriterien
CSB
N
P
AOX
Schwermetalle
Hg
Cd
Cr
Ni
Pb
Cu
Fischgiftigkeit
Niederschlagswasser
1 SE entspricht
50 Kg O2
25 kg Nges
3 kg P
2 kg Cl2
20 g Hg
100 g Cd
500 g Cr
500 g Ni
500 g Pb
1000 g Cu
3000 m³/GF
SE
18
  Industrie  und _ Gewerbegebiete
ha * a
SE
0,12
  Wohngebiet e
ha * a
Tabelle 1
Jahr
`91
`93
`97
 DM 
Abgabensatz 
 SE 
50
60
70
Tabelle 2
Berechnung:
1. Berechnung der jährlichen Schadlasten L:
 kg 
 m³ 
 kg 
L    Qa   * c S  
 s 
a
 m³ 
2. Berechnung der jährlichen Schadeinheiten SE
L
 SE 
SE   
*
 a  SE
3. Berechnung der Abwasserabgabe A:
 DM 
A
  SE * Abgabensatz aktuell _ 1997 
 a 
3-26
Administrative Belange:
1. Reinigungsanforderungen gelten als nicht eingehalten, wenn:
- bei den letzten 5 Kontrollen mehr als einmal den sog. Überwachungswert
überschritten wurde (eine Überschreitung = zulässig)
- wenn Überschreitung des Überschreitungswertes > 100%
2. Kläranlagenbetreiber haben Möglichkeiten der Antragsstellung zur Korrigierung des
wasserrechtl. Bescheides, wenn:
- wenn Dauer der Unterschreitung mehr als 3 Monate
- Unterschreitung mehr als 20%
3. Möglichkeiten der Ermäßigung:
- wenn KA den Stand der Technik stabil einhält
 75% Ermäßigung
 Seminar III
3-27
4 Abwassererfassung und Abwasserableitung (Kanalisationstechnik)
4.1 Problemstellung
Aufgaben und Ziele:
- Ableitung aller behandlungsbedürftigen Abwässer zur KA
- möglichst schnell, unschädlich, geruchlos, vollständig zur KA abzuführen
Einordnung:
-
Teilgebiet des Tiefbaus
Fachgebiet: Siedlungswasserwirtschaft
4.2 Entwässerungsverfahren und Entwässerungssysteme
4.2.1 Grundstücksentwässerung
Vorbemerkung:
1. technolog. gesehen das 1.Glied der Gesamtkette der Abwasserentsorgung
2. jeder Grundstückseigentümer hat das Recht und die Pflicht sein Grundstück an die
öffentl. Kanalisation anzuschließen (Anschlussrecht und – zwang)
 Modalitäten zum Anschlussrecht und – zwang in Orts- und Vereinssatzungen
a) Leitungssystem der Grundstücksentwässerung
 DIN 1986
 Kopie 1
1. Anschlußkanal
- Leitung vom öffentl. Kanalsystem (Übergabeschacht) bis zur
Grundstücksgrenze
2. Grundleitung
- auf dem jeweiligen Grundstück im Erdreich verlegte Leitung, die das
Abwasser dem Kanal zuleitet
3. Fallleitung
- die senkrechte Leitung ohne und mit Verzweigungen, die durch ein oder
mehrere Geschosse führt, über das Dach belüftet wird und das Abwasser
der Grundleitung zuführt
- 2 Arten:
I)
Schmutzwasserfallleitung (im Gebäude)
II)
Regenwasserfallleitung (außen am Gebäude)
(Dachrinne)
4. Anschluß
- Verbindungsleitung vom Geruchsverschluss des
Entwässerungsgegenstandes bis zur Einmündung in die Fallleitung
5. Lüftungsleitung
 Sonderstellung
- nimmt kein Abwasser auf, sondern muss die Be- und Entlüftung über das
Dach gewährleisten!
 Bemessung: Sanitärtechnik!
4-28
b) Leichtstoffabscheider
Begriffe:
- unterscheiden alle festen- und flüssigen Inhaltsstoffe, deren Dichte kleiner
ist als Wasser
Kategorien:
- Fettabscheider
- Benzin – und Ölabscheider
1. Fettabscheider
Bemessung nach DIN 4042
NG  Q * f d * f t * f r * f m
NG
Q
fd
ft
fr
fm
Nenngröße (aus Tabellen)
Abwassermenge [l/s]
Dichtefaktor für maßgeblichen Feststoff
Erschwernisfaktor für Temperatur
Erschwernisfaktor für Spül – und Reinigungsmittel
Erschwernisfaktor für erhöhten Fettanfall
Einbaupflichtige Betriebe:
- Großküchen/ Gastronomie
- Schlachthöfe und fleischverarbeitende Betriebe
- Speisefettbetriebe
alle Betriebe, wo Fett tierischen und pflanzlichen Ursprungs auftreten
können
Bauausführung:
 siehe Kopie:
Fettabscheider
2. Benzin- und Ölabscheider
Bemessung: DIN 1999 Teile 1 – 3:
NG  Qr  2 * Qs  * f d
NG
Qr
Qs
fd
Nenngröße (Tabelle)
Regenwasserabfluss [l/s]
Schmutzwasserabfluss [l/s]
Dichtefaktor für die maßgebliche Leichtflüssigkeit (0,80 – 0,90 g/cm³)
Einbaupflichtige Betriebe:
- Tankstellen
- Kfz – Waschanlagen
- Kfz – Werkstätten
- Feuerwehrübungsplätze
- Druckereien
 alle Betriebe in denen Leichtflüssigkeiten anfallen
Prinzip:
 siehe Kopie:
Benzinabscheider in Parallelordnung
4-29
4.2.2 Entwässerungsverfahren
Verfahren:
Mischverfahren
Trennverfahren
Modifizierte Verfahren
4.2.2.1
Mischverfahren (Mischkanalisation)
Charakteristik:
- ein einziger Kanal für die Ableitung aller Abwasserarten (Niederschlagsund Schmutzwasser werden gemeinsam abgeleitet)
- aus hydraulischen Gründen müssen Regenentlastungsbauwerke angeordnet
werden
- die Verlegung erfolgt durch eine Mindestüberdeckung von 1,50m
Grund - Frostsicherheit
- statische Stabilität
- 1.Kanalisation im vergangenen Jhd. waren Mischkanäle
- heute: 60% Mischkanal und 40% Trennkanäle in Deutschland
Prinzip:
Kläranlage
Entlastung
Vorfluter
vereinfachtes Schema
- Anordnung im Straßenprofil
- nur Abwasserkanäle unter Straßen (meist mittig ans bautechn. Gründen)
- Tiefenlage: Scheitelhöhe mindest. 1,50m
Schematische Darstellung einer Entwässerung im Mischverfahren:
QS
häusliches,
gewerbliches und
industrielles
Schmutzwasser
QR
Außengebiete,
behandlungsbedürftiges nicht
Dränenwasser,
Niederschlagswasser
behandlungsbedürftiges Quellen, Brunnen,...
Niederschlagswasser
Mischwasser
behandlung
Kläranlage
MW-Kanal
Vorfluter
Vorfluter/ Grundwasser
Vorteile:
4-30
1. Übersichtlichkeit
- im Straßenkörper nur ein einziger Kanal
- nur ein Hausanschluss  Fehlanschlüsse nicht möglich
2. Bauaufwand
- geringe Beanspruchung des Straßenquerschnitts
- geringe Kanallänge
3. Investkosten
- i.d.R. geringe Investkosten
4.2.2.2
Trennverfahren (Trennkanalisation)
Charakteristik:
- zwei separat, getrennt Leitung:
Schmutzwasser  direkt zur KA
Regenwasser auf kürzesten Wege häufig ohne Behandlung zum
nächsten Vorfluter
- beide Kanäle in Baugrube:
Regelprofil:  Anordnung hat ökolog. Gründe
(Havariemindestverlegtiefe h = 1,50m)
h
RWK
SWK
Prinzip:
Kläranlage
Vorfluter
Schmutzwasser
Regenwasser
Schematische Darstellung einer Entwässerung im Trennverfahren
4-31
QS
häusliches,
gewerbliches und
industrielles
Schmutzwasser
QR
behandlungsbedürftiges nicht
Außengebiete,
Niederschlagswasser
behandlungsbedürftiges Dränenwasser,
Niederschlagswasser
Quellen, Brunnen,...
Regenwasserbehandlung
Kläranlage
SW- Kanal
RW- Kanal
Vorfluter
Vorfluter
Vorfluter/ Grundwasser
Vorteile des Trennverfahrens
1. Ökologisch
- Schmutzwasser gelangt erst nach einer geeigneten Reinigung in den
Vorfluter (bei Starkregen kann im Mischverfahren verunreinigtes
Schmutzwasser in den Vorfluter gelangen)
- Regenwasser auf dem jeweils kürzesten Weg zum Vorfluter
2. Technologisch
- Regenentlastungsbauwerke sind nicht erforderlich
- Kläranlage wird gleichmäßiger belastet
- Pumpstation und Verbindungssammler können hydraulisch kleiner
bemessen werden
3. Betriebskosten
- Pumpstation von Kläranlage geringer bemessen
 siehe Kopie:
Straßenquerschnitte von beiden Verfahren
Gegenüberstellung von Trenn- und Mischverfahren
genereller Nachteil der beiden klassischen Entwässerungsverfahren:
-
Regenwasser insgesamt (behandlungsbedürftig oder nicht) wird erfasst und
mehr oder weniger weit aus dem Niederschlagsgebiet herausgeführt
 steht der Grundwasserneubildung erst mal nicht zur Verfügung!
4-32
4.2.2.3
Modifizierte Verfahren
a) Modifiziertes Mischverfahren
Schematische Darstellung einer Entwässerung im modifizierten Mischverfahren
QS
häusliches,
gewerbliches und
industrielles
Schmutzwasser
QR
behandlungsbedürftiges nicht
Außengebiete,
Niederschlagswasser
behandlungsbedürftiges Dränenwasser,
Niederschlagswasser
Quellen, Brunnen,...
Mischwasserbehandlung
Retention
Nutzung
Ableitung
Versickerung
Kläranlage
MW- Kanal
Vorfluter
Vorfluter
Vorfluter/ Grundwasser
b) Modifiziertes Trennverfahren
Schematische Darstellung einer Entwässerung im modifizierten Trennverfahren
QS
häusliches,
gewerbliches und
industrielles
Schmutzwasser
QR
behandlungsbedürftiges nicht
Außengebiete,
Niederschlagswasser
behandlungsbedürftiges Dränenwasser,
Niederschlagswasser
Quellen, Brunnen,...
Kläranlage
Regenwasserbehandlung
SW-Kanal
RW- Kanal
Vorfluter
Vorfluter
4-33
Retention
Nutzung
Ableitung
Versickerung
Vorfluter/ Grundwasser
4.2.3 Entwässerungssysteme
 Art des Transports des Abwassers im Kanalnetz
a) Gefälleleitung
- Verlegung der Kanalleitung im freien Gefälle
- nicht vollgefüllt bemessen  Freispiegelleitung
(teilgefüllt zu bemessen und zu betreiben)
b) Druckleitung
- zur Überwindung größerer Entfernung bzw. von Geländeerhebungen
Prinzip
- Abwässer in Sammelschacht gefasst (Tiefpunkt)  i.d.R. topograph. Tief
- dient als Pumpenvorlage und der Transport erfolgt mittels
Abwasserpumpen in Druckleitungen
- vollgefüllt bemessen und betreiben
c) Druckentwässerung (Sonderverfahren)
- für kleine Entwässerungsgebiete sinnvoll anwendbar
Prinzip:
- Abwasserleitungen bilden Ringnetz
- jedes Haus hat eigene Pumpe
- Netzdruck: 1,5 – 4,0bar
 siehe Kopie:
Schematische Darstellung einer Druckentwässerung
d) Vakuumentwässerung
- Verästelungsnetz
- Vakuumstation vor Kläranlage  zieht Abwasser an
- Netz: Unterdruck 0,6 – 0,8bar

Faustregel für Anwendung der Entwässerungsverfahren und -systeme:
- grundsätzlich für größere Städte: Mischverfahren und Gefälleleitungen
- für ländliche Gebiete: Trennverfahren und Druckleitungen
4-34
4.3 Berechnung der Abwasserkanalisation
4.3.1 Hydraulische Berechnung der Abwasserkanäle
4.3.1.1
Allgemeine Grundlagen für die
Rohrleitungsbemessung
a) Nennweiten
Kennzeichen:
DN  Nenndurchmesser [-]
Innendurchmesser[mm]
Mindestnennweiten:
- Schmutzwasserleitung im Trennverfahren
- Regenwasserleitung im Trennverfahren
- Leitungen im Mischverfahren
- Anschlussleitungen
DN 200
DN 250
DN 250
DN 100
b) Fließgeschwindigkeit
Symbol:
v [m/s]
vmin bei Vollfüllung
vmin bei Teilbefüllung
= 0,8m/s
= 0,5m/s
Vermeidung von Ablagerungen
vmax bei Schmutzwasserleitung im Trennverfahren
vmax bei Regenwasserleitung im Trennverfahren
vmax bei Mischwasserleitungen
= 3m/s
= 8,0m/s
= 8,0m/s
(1)
(1) bei Fließgeschwindigkeiten > 3,5m/s ist zusätzlich die Lufteinmischung zu
berücksichtigen!
Vermeidung von Kavitation und Abreibung
c) Füllungsgrad
- bei Gefälleleitung (Freispiegelleitung): max 90%
- bei Druckleitungen: Vollfüllung
d) Gefälle I[]
- bei Gefälleleitungen: Is (Sohlengefälle)
- Faustregel:
1
I s ,min 
, Dn _ in _ mm
DN
1
I s ,max 
, DN _ in _ cm
DN
Bsp:
DN 300
1
I s ,min 
 3, 3 o
oo
300
I s ,max 
1
 3, 3 o
o
30
4-35
-
bei Druckleitungen: IE (Energiegefälle)
h
IE  r
l
hr
Reibungsverlusthöhe
l
Länge
4.3.1.2
Hydraulische Berechnungsgleichung für
Rohrleitungsbemessung
 Grundlagen siehe Strömungslehre
Gleichungen für Abwasserkanäle
Verfahren nach Prandt/ Colebrock ATV A110/ A118
1) Kontinuitätsgleichung
Q  A*v
Q Durchfluss [m³/s]
A Querschnittsfläche [m²]
v Fließgeschwindigkeit [m/s]
2) Formel von Darcy/ Berücksichtigung der Reibungsverluste
hr   *
hr

L
d
g
IE
L v2
*
d 2g
bzw.
IE   *
1 v2
*
d 2g
Reibungsverlusthöhe [m]
Widerstandsbeiwert [-]
Rohrleitungslänge [m]
Rohrleitungsdurchmesser [m]
Erdbeschleunigung [m/s²]
Energieliniengefälle [-]
3) Formeln für Widerstandsbeiwert 
kb 
 2,51
 2 * log 



 Re*  3,71 * d 
1
Re
kb
Reynoldszahl [-]
betriebliche Rauheit [mm]
für Abwasserkanäle gilt:
- kb = 1,5mm für Kanäle mit seitlichen Zuflüssen und Schächten
 alle Materialien, außer Plaste
- kb = 1,0mm für Kanäle ohne seitliche Zuflüsse und Schächte
4-36
4) Gleichung für den Abfluss in volllaufenden Kreisrohren
Q
 *d² 
4

kb 
 2,51
*  2 * log* 

 * d * I E * 2 g 
 Re*  3,71* d 


 Auswertung:
Tabellenbücher/ Nomogramme/ Software
4.3.1.3
Vorgehensweise bei der hydraulischen
Rohrleitungsbemessung
 ATV-Arbeitsblätter A110 und A118
1. Ermittlung der Bemessungswassermenge QB:
-
Schmutzwasserkanal (Trennverfahren)
QB  Qt  Qh  Q g ,i  Q f
QB
Qt
Qh
Qg,i
Qf
-
Bemessungswassermenge [l/s]
Trockenwetterabfluss
häusliches Schmutzwasser
gewerbl. bzw. ind. Schmutzwasser
Fremdwasser
Regenwasserkanal (Trennverfahren)
QB  Qr   * * rB * AE
Qr Regenwasserabfluss [l/s]
 Zeitbeiwert [-]
 Abflussbeiwert [-]
rB Bemessungsregen [l/(ha*s)]
AE Einzugsgebiet [ha]
-
Mischkanal:
QB  Qm  Qt  Qr
Qm
Qt
Qr
Mischwasserabfluss
Trockenwetterabfluss
Regenwasserabfluss
2. Ermittlung bzw. Wahl des Gefälles:
-
Wahl von IS (Sohlengefälle) bei Freispiegelleitungen
Ermittlung von IE (Energieliniengefälle) bei Druckleitungen
4-37
3. Ermittlung bzw. Wahl der kb- Werte:
-
kb = 1,5mm für „normale“ Kanäle
kb = 1,0mm für „gerade“ Kanäle
4. Ermittlung der Nennweiten DN und der zugehörigen Fließgeschwindigkeit v
(Tabelle, Nomogramm, Software):
-
-
Eingangswerte:
Ergebnisse:
QB, I, kb
DN, v
5. Nachweisführung:
-
Fließgeschwindigkeit v
Teilfüllung Q0 (bei Freispiegelleitungen)
4.3.2 Methoden der Kanalnetzberechnung
Einordnung:
 Planung von Kanalnetzen
- bei Entwässerung größerer, zusammenhängender Gebiete 
Abwassernetze (keine einzelnen Leitungen!), die hydraulisch zu berechnen
sind
Formen von Kanalnetzen:
 siehe Kopie:
Charakteristische Formen von Entwässerungssystemen
4.3.2.1
Übersicht über die Methoden der
Kanalnetzberechnung
Methoden der Kanalnetzberechnung (Mischwasser/ Regenwasser)
Verfahren
Einschätzung
1. Einfache Listenrechnung
mit konst.
Berechnung einfach
Abflussbeiwerten u. konst. - bei großen Gebieten
Bemessungsregen
ungenau
Qr   * r15,1 * AE
Anwendung
-
-
für kleine gleichförmige
Gebiete
wenn die Fließzeit kleiner
als die Regendauer ist
hydrolog. rechnerisch
2. Zeitbeiwertverfahren
Zeitbeiwert und
Abflussbeiwert sind
variierbar
Qr   * * rB * AE
hydrolog. rechnerisch
-
Zeitaufwand mittel
genauer als Verfahren 1
Form des
Einzugsgebietes wird
unzureichend
berücksichtigt
3. Zeitabflussfaktorenverfahren
4-38
-
-
für zusammenhängende
Einzugsgebiete mit etwa
gleichförmiger Struktur
sehr häufig angewendet
Listenrechnung mit
Zeitabflussfaktor 
Qr   t  * * rB * AE
hydrolog. rechnerisch
-
-
Zeitaufwand mäßig
ähnlich Verfahren 2 mit
zusätzl. Berücksichtigung
von Regen längerer Dauer
4. Flutlinienverfahren/ Summenverfahren
zeichnerische Darstellung - Zeitaufwand sehr hoch
des jeweils größten
genauer als
Abflusses
Verfahren 1 - 3
hydrolog. zeichnerisch +
rechnerisch
5. Hydrodynamische Verfahren
mathematische
Beschreibung der
Abflussvorgänge im
Kanalnetz in Abhängigkeit
von Ort und Zeit (partielle
Differentialgleichung)
4.3.2.2
-
sehr hohe Genauigkeit
komplex und kompliziert
Nutzung von
Spezialsoftware: HystemExtran, Kosim
-
-
auch für Einzugsgebiete
mit ungleicher Struktur
neueres Verfahren
-
für ungleichförmige und
größere Einzugsgebiete
-
Kanalnetzberechnungen
beliebiger Strukturen und
Größe
Langzeitsimulation
Nachrechnung
bestehender Netze
-
Ausgewählte Methoden der Kanalnetzberechnung
a) einfache Listenrechnung (Verfahren 1 gemäß Übersicht)
Einschätzung:
einfachste und älteste Verfahren in der Kanalnetzberechnung
geeignet für nähere Entwässerungsgebiet
für große Gebiete zu ungenau
Anwendung:
für kleinere Entwässerungssysteme mit ähnlicher gleichförmiger Struktur
Mischverfahren mit häufiger Regenwasserentlastung
Regenwasserkanalisation mit häufiger Regenwasserentlastung in den Vorfluter
Schmutzwasserkanalisation
Prinzip:
gesamtes Netz wird mit konst. Abflussbeiwert berechnet    konst.
Bemessungsregen: rB = r15,1 (t = 15, n = 1)
 1
Qr   * r15,1 * AE
-
tabellarische Berechnung in einer Liste
Beispiel für Listen  Kopf: siehe Kopie
siehe Seminaraufgabe
b) Zeitbeiwertverfahren (Verfahren2 gemäß Übersicht)
Einschätzung:
sehr häufig in Praxis angewendet
für weitere Entwässerungsgebiete ausreichend
4-39
Anwendung:
für zusammenhängende Gebiete gleicher oder ähnlicher Struktur
Mischwasserkanäle mit Regenwasserentlastung
Regenwasserkanäle mit Regenwasserabgabe in Vorfluter
Schmutzwasserkanäle
Prinzip:
analog/ ähnlich Listenrechnung
 zusätzlich: Berücksichtigung des Zeitbeiwert 
Anpassung eines Bemessungsregens rB
variierbar: Abflussbeiwert 
Qr   * * rB * AE
Beispielaufgabe siehe Seminar
 Seminar IV
4.3.3 Statische Berechnung erdverlegter Abwasserleitungen
Notwendigkeit:
aus den einwirkenden Lasten
es wirken: Erdlasten
statisch
Oberflächenlasten (Bebauung u.ä.)
Verkehrslasten
dynamisch
sonstige Lasten (Grundwasserauftrieb, Eigenlast der Rohre,
Abwasserlast u.ä.)
Ziel:
dauerhafte Bruchsicherheit:
gilt für statisch steife Rohre (Bruchsicherheitsnachweis)
 Materialien: Guss, Steinzeug
statisch weiche Rohre (Verformungsnachweis)
 Material: Plaste
Berechnungsvorgang für den Bruchsicherheitsnachweis statisch steifer Rohre:
DIN 4033:
ATV A127:
„Richtlinien für den Rohrleitungsbau“
„Richtlinien für die statische Berechnung von Abwasserleitungen“
Vorgehensweise:
4-40
a) Bestimmung der Erdlast PE:
 siehe Kopie:
PE   * G   *  * b * h
PE

Erdlast [kN/m]
Abminderungsfaktor infolge der Reibungskräfte an den Grabenwänden
Silotheorie[-]
G
Gewicht des Füllbodens [kN/m]

Wichte des Füllbodens [kN/m³]
b
Grabenbreite im Scheitel [m]
h
Überdeckungshöhe im Scheitel [m]
2 Fälle:
1. ohne Bodenverdichtung: PE’ = PE
P E’
unmittelbare Rohrbelastung
PE
Erdlast
2. mit Bodenverdichtung nach DIN 4033
d b
PE '  a
* PE
2b
da
Außendurchmesser: [m]
Beispielaufgabe: Seminaraufgabe 4.7
b) Bestimmung der Oberflächenbelastung des Grabens P0
sind an der Oberfläche des Grabens zusätzliche Lasten vorhanden (Lagergut,
Fundamentlasten), so wird der Einfluss dieser Oberflächenlasten auf die Grabenlast in
Scheitelhöhe des Rohres nach folgender Gleichung berechnet:
PO   0 * pO
PO
0
pO
Oberflächenbelastung in der Scheitelebene des Rohres [kN/m]
Abminderungsfaktor in folge der Reibungskraft an den Wänden [-]
spezifische Oberflächenbelastung je Grabenlänge [kN/m]
 Beispielaufgabe:
Seminaraufgabe 4.8
c) Bestimmung der Verkehrslasten (dynamische Belastung)
4-41
unter Verkehrsflächen verlegte Abwasserkanäle sind neben statischen Belastungen
vor allem dynamischen Verkehrsbelastungen ausgesetzt.
Die Berechnung der Druckausbreitung im Boden erfolgt mittels:
 Elastizitätstheorie:
-
PV   * p V *d a
PVVerkehrsbelastung des Rohres [kN/m]

Stoßfaktor, abhängig von Regelfahrzeug
pV
spezifische Verkehrslast im Rohrscheitel, bezogen auf Grundrissfläche des
Rohres [kN/m²]
da
Außendurchmesser [m]
Regelfahrzeuge nach DIN 1072
 siehe Kopie:
SLW
Radlast [kN] Stoßfaktor 
LKW
60
45
30
100
75
50
12
6
3
1,2
1,3
1,4
Beispielaufgabe:
Radlast [kN]
vorn
hinten
20
40
10
20
5
10
Stoßfaktor 
1,5
1,7
1,9
Seminaraufgabe 4.9
d) Nachweis der Bruchsicherheit
Prinzip:
Vergleich der Prüflast/ Bruchlast FN (Belastung der Rohre auf Scheiteldruckprüfung
beim Hersteller) der Rohre mit der gesamten Belastung, die auf das erdverlegte Rohr
wirkt
Bedingung:
FN 

 PE  PO  PV 
EZ
Sicherheitsbeiwert (ATV – A127)

Faserzement
Beton
Steinzeug
PE
PO
PV
EZ
2,2
2,2
2,2
Stahlbeton
Plaste
Stahl, Guss

1,75
2,5
1,5
Erdlast [kN/m]
Oberflächenlast [kN/m]
Verkehrslast [kN/m]
Einbauziffer
Bedeutung der Einbauziffer:
4-42
Über die EZ wird die Lagerung des Einbaus der Rohre berücksichtigt
 je besser die Lagerung im Erdreich, desto geringer die Erdbelastung auf die Rohre
EZ gibt an, um das wievielfache die Tragfähigkeit der eingebauten Rohre höher
liegen als bei der Scheiteldruckprüfung FN
EZ: 1,3 ... 4
-
 siehe Kopie
4.4 Kanalbaustoffe, Kanalprofile und Kanalbauwerke
4.4.1 Kanalbaustoffe
Problemstellung
Kanalbaustoffe müssen unterschiedlichen Belastungen standhalten:
1. Statische und dynamische Belastungen
2. chem. Belastungen/ Beanspruchung z.B. aggressives Abwasser
3. phy./ mechan. Belastungen z.B. Abrieb durch ständiges Wasserfließen und
Wasserinhaltsstoffe
maßgeblich für Materialwahl:
 Einsatz/ Zweck
 Abwasserart
 Einsatzort
 Verlegtiefe, Verlegebed. ...
 Lebensdauer der Materialien
 Preis, Kosten
Kanalbaustoffe
1) Beton (Normalbeton/ unbewehrte Beton)
DIN 4032
Liefergrößen: DN 100 bis DN 1500
Vorteil:
relativ preiswert
relativ hohe Lebensdauer
Nachteil:
geringer Widerstand gegen chem. Belastungen
(pH < 5  Auflösen der Rohre)
häufig im kommunalen Abwassernetz angewendet
nicht für industrielle Abwässer
2) Stahlbeton (bewehrter Beton)
DIN 4035
Liefergrößen: DN 300 bis DN 3000
Vorteil:
Ableitung großer Wassermengen (Regenwasser)
mechan. Festigkeitswerte höher
 siehe 1.
3) Steinzeug (Ton + Quarzsand gebrannt + Glasur)
DIN EN 295 Teil 1
Liefergrößen: DN 100 bis DN 1200
älteste Material für Abwasserkanäle
Vorteile:
gute hydraulische Eigenschaften
chem. resistent
hohe/ höchste Lebensdauer  über 80 Jahre
Nachteil.
mechan. Festigkeit/ Beständigkeit eingeschränkt
statische Festigkeit
4-43
4) Faserzement FZ
DIN 19830, 19831, 19850, 19800
Liefergrößen:
DN 100 bis DN 1500
Vorteil:
geringe Reibungsverluste
geringes Gewicht
Nachteil
geringe mechan. Abriebfestigkeit
5) Metall
a) Gusseisen: DIN 19690 – 19692
b) Stahl: DIN 19530
 Liefergrößen: DN 50 bis DN 2000
 Vorteil:
hohe Festigkeit
 Nachteil:
Korrosionsschutz notwendig
6) Kunststoffe
a) PVC:
b) PP:
c) PE-HD:


DIN 8061, 8062, 19534
DIN 19560
DIN 8074, 8075, 19534
Liefergrößen: DN 50 bis DN 1200
Vorteil:
hohe Beständigkeit gegen chem Abwässer
einfache Bearbeitung und Verlegung im Boden
 geringe Kosten
kein Korrosionsschutz nötig
geringes Gewicht
 Nachteil:
mechan. Festigkeit/ Beständigkeit eingeschränkt
statische Festigkeit
4.4.2 Kanalprofile bzw. Kanalquerschnitte
man unterscheidet:
offene Kanalprofile (oben offen9
geschlossene Kanalprofile
a) Offene Kanalprofile:
zwei Fälle zur Anwendung:
(1) Ableitung von Regenwasser in möglichst wenig bebauten Gebieten
(2) auf Kläranlagen als Verbindung zwischen den einzelnen Stufen
b) Geschlossene Kanalprofile:
im Regelfall in bebauten Gebieten vorgeschrieben, zur Ableitung von Schmutz- und
Regenwasser
Kanalquerschnitte: 3 Grundformen, Sonderformen siehe Kopie
 Kreisquerschnitt
 Eiform
 Maulformquerschnitt
a. Kreis:
 häufigste Form
 DN < 500 immer als Kreis
 am günstigsten in hydraulischer Hinsicht
-
b. Eiform:
4-44
 Einsatz nur bei Großen Unterschieden zwischen Trinkwasser- und
Regenwasserabfluss
 auch bei geringen Abflussmengen
 größere und tiefere Baugruben als beim Kreis
c. Maulform:
 Einsatz bei sehr großen Mengen, flach und breit angelegt
 niedrige Baugruben erforderlich
 statisch sehr stabil, wenig geeignet bei Teilfüllung
4.4.3 Kanalisationsbauwerke
Aufgaben:
Gewährleistung eines einwandfreien Abwasserabflusses (einwandfreies
Fließverhalten)
die gesamte Sicherung des Betriebes, Überwachung des Kanalnetzes
3 Kategorien:
1. Abwasserpumpwerke:
2. Sonderbauwerke:
3. Regenentlastungsbauwerke
4.4.3.1
Abwasserpumpwerke
Aufgaben.
zur Überwindung von Höhenunterschieden
Überwindung größerer Entfernungen
Anforderungen:
an Pumpen zur Förderung von Medien:
weitgehend unempfindlich gegen Verschmutzungen und Sperrstoffen
möglichst verschleiß- und korrosionsfest
hohe Betriebssicherheit und automat. Betrieb gewährleisten
gute Anpassungsfähigkeit an wechselnde Betriebszustände
möglichst hohe Labensdauer
Pumparten in der Abwassertechnik
(1) Kreiselpumpen
mit Abstand die häufigste Pumpenart
Betriebsparameter  siehe Wasserversorgung
Aufbau.
 siehe Kopie
Aufstellungsmöglichkeiten:
 siehe Kopie
 trocken aufgestellt
 Tauchmotorpumpen
(2) Verdrängerpumpen
Kolbenpumpen
Exenterschneckenpumpen (für feststoffhaltige Medien)
 siehe Kopie
(3) Hebewerke
Förderschnecken
 siehe Kopie
4-45
 siehe Kopie
Druckluftheber (Mammutpumpe)
(Praktikumanleitung)
-
4.4.3.2
Sonderbauwerke im Kanalnetz
ATV A241
a) Einstiegs- und Kontrollschächte
benötigt für Kontrollzwecke, Reinigungszwecke und zur Be- und Entlüftung
vorzusehen bei:
 jeder Richtungsänderung
 Profiländerung
 Nennweitenänderung
 Materialänderung
Richtwert für max Entfernung zwischen zwei Kontrollschächten = 80m
 siehe Kopie
b) Verbindungsbauwerke
dienen der Aufnahme von einmündenden Seitenkanälen
 siehe Kopie
c) Absturzbauwerke
notwendig bei starken Gefällestrecken um die max Fließgeschwindigkeiten
einzuhalten
 siehe Kopie
d) Kreuzungsbauwerke
zur Unterquerung von Hindernissen
z.B. Versorgungsleitungen
Straßen, Eisenbahnlinien, Autobahnen,...
Flüsse,...
 siehe Kopie
4.4.3.3
Regenentlastungsbauwerke
 bei Mischverfahren
ATV – AB: A117, A128
Aufgaben:
Entlastung von Kanalnetzen, Pumpwerken und Kläranlagen durch speichern bzw.
Ableiten der Abflussspitzen eines Regenereignisses zum Vorfluter
Anwendung:
Mischwasserkanalisation
Regenwasserkanalisation
Arten:
-
Regenüberläufe RÜ
4-46
-
Regenüberlaufbecken RÜB
Regenrückhaltebecken RRB
Regenklärbecken RKB
Regenwasserversickerung (Sonderart)
Berechnungsmethoden:
a) vereinfachtes Aufteilungsverfahren
b) Nachweisverfahren mittels Schmutzfrachtsimulation
1. Regenüberläufe RÜ
Prinzip:
Zulauf QZU
RÜ
Ablauf QAB
Überlauf
QÜ
Vorfluter
zur
Kläranlage
zum
Vorfluter
Wasserführung bei Starkregen
normale Wasserführung
Bemessung vereinfacht: 1:7 = Trockenwetter : Regenwetter
genauer: rkrit = 7 – 15 [l/(s*ha)]
Charakteristik
RÜ bestehen aus Zulaufkanal, dem Ablaufkanal zur Kläranlage und einem
Entlastungskanal zum Vorfluter (angeordnet im Überlaufbauwerk)
einfachste und älteste Form der Regenentlastungsbauwerke
2. Regenüberlaufbecken RÜB
Prinzip:
4-47
Zulauf QZU
Ablauf QAB
RÜB
Überlauf QÜ
Vorfluter
Trennwand
Überlauf
Kläranlage
Charakteristik:
dienen der Abminderung von Regenabflussspitzen wie RÜ
im Gegensatz zu RÜ sind es hier Becken i.d.R. au Beton
d.h. bestimmtes Beckenvolumen, wo mechan. Klärung erfolgt
ab bestimmten Regenwassermenge springt Überlauf an, der Beckenrückstand wird
zur Kläranlage geleitet
Vorteil:
ökolog. Art  mechan. Reinigungseffekt
aber sehr teuer
3. Regenrückhaltebecken RRB
Prinzip:
Zufluss QZU
RRB
Abfluss QAB
Notüberlauf
Vorfluter
4-48
Notüberlauf
Kläranlage
Charakteristik:
RRB dienen der Regenwasserrückhaltung durch Speicherung bei Regenereignissen
sie werden so bemessen, dass sie die Normalregenbelastung aushalten nur bei
Starkregen nicht ausreichend
gedrosselte Abgabe an Netz i.d.R. kein Abschlag
häufig bei Mischverfahren vor Kläranlage
4. Regenklärbecken RKB
Prinzip:
Zulauf QZU, RÜ
RKB
Schlamm zur Kläranlage
Überlauf QÜ
Vorfluter
Trennwand
Überlauf
Schlammabzug
Charakteristik
RKB sind Absetzbecken für verschmutztes Regenwasser
mechan. Verunreinigung in verschmutztem Regenwasser reduziert
RÜ zu Vorfluter
Schlamm zur Kläranlage
Konstruktion der RKB ist ganz analog wie Absetzbecken bei Abwasserreinigung
Anwendung:
Trennverfahren im Regenwasserkanal
4-49
-
Mischverfahren im Entlastungskanal im Regenüberlauf
5. Regenwasserversickerung
Charakteristik:
dezentrale (Vorort) Versickerung des Regenwassers ins Erdreich
 Reduzierung der Abflussspitzen  Regenentlastung
 Regen steht unmittelbar zur Grundwasserneubildung (~Anreicherung) zur Verfügung
abhängig von:
Bodenart
Verschmutzungsgrad des Regenwassers
grundsätzlich.
eingesetzt in wenig bebauten Gebieten (ländl. Regionen)
Bedarf einer behördlichen Genehmigung
nicht in geschlossen bebauten Gebieten (Städte,...) einsetzbar
Anforderungen an den Standort: (Richter 1985)
Kriterium
kleinster zul. Durchlässigkeitsbeiwert kf
Flächenversickerung
sonstige
Abstand der
Flächenversickerung
Anlagensohle zum
Muldenversickerung
höchsten
Grabenversickerung
Grundwasserstand
Abstand zur Wassergewinnungsanlage
Abstand zu Bauwerken
Abstand zu Grundstücksgrenzen
zulässige Geländeneigung
Qualität des Versickerungswassers
größer 1,0 m
außerhalb Schutzzone I + II
größer 6,0m
größer3,0m
unverschmutzt
4.5 Kosten der Kanalisation und Ermittlung des
Abwasserpreises
4.5.1 Kosten der Kanalisation
Kostenarten:
1. Investkosten/ Herstellungskosten/ Baukosten:
Planungskosten (HOAI) ~ 10%
Baugrunduntersuchung
Baustelleneinrichtung
Bodenaushub
Material für Rohre und Zubehör
Verlegung/ Montage
Prüfung/ Abnahme
Widerherstellung des Originalzustandes
Richtwerte (grobe Orientierung):
für Verbindungssammler: ca. 400 – 1400 DM/m
4-50
2*10-5m/s
5*10-6m/s
für Ortsnetze: ca. 2000 – 3000 DM/EZ
-
2. Betriebskosten
Pumpkosten (Energiekosten)
Überwachung/ Kontrolle/ Wartung
Instandhaltungskosten
sonstige
Richtwerte (grobe Orientierung):
jährlich ca. 0,5 – 1,0 % von Investkosten
4.5.2 Ermittlung des Abwasserpreises
Basis. Jahreskosten J
J
I
I
 i * I  B mit  Abschreibung
L
L
J
I
L
B
i
Jahreskosten [DM/a]
Investkosten [DM]
Lebensdauer [a]
Betriebskosten [DM/a]
Zins- und Tilgungssatz [1/a]
mittlere Lebensdauern:
Freispiegelkanäle
>50a
Druckleitungen
>40a
Pumpstation
>40a
Pumpstation (maschinen-tech. Ausrüstung)
Regeltechnik
12a
15a
Abwasserpreis:
PA 
PA
J
Qa
J
Qa
Abwasserpreis [DM/m³]
Jahreskosten [DM/s]
Jahresabwassermengen [m³/a]
4-51