DE4015414C2 - Überlaufbauwerk mit Rückhaltevorrichtung für Schwimmstoffe in Mischkanalisationen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Überlaufbauwerk, insbe­ sondere eine Entlastungsanlage für eine Mischkana­ lisation, in das ein Wasser, insbesondere ein Mischwasser führender Kanal mündet und das auf min­ destens einer Seite von einer Überlaufschwelle be­ grenzt ist, die eine geschlossene Zwischenwand zwi­ schen dem Überlaufbauwerk und einem an dieses an­ schließenden, mit einem Vorfluter in Verbindung stehenden Raum bildet, wobei in dem dem Kanal zuge­ wandten Teil der Überlaufschwelle eine Rückhalte­ vorrichtung für Schwimmstoffe vorgesehen ist und die Rückhaltevorrichtung aus einer ungefähr hori­ zontalen Ruhelage in eine aufwärtsgerichtete Stel­ lung schwenkbar angeordnet ist.

In Mischkanalisationen, in denen Regenwasser und kommunale Abwässer transportiert werden, wird bei Starkregen der größere Teil des anfallenden Misch­ wassers über eine Entlastungsanlage zum Vorfluter, meistens einen Bach oder Fluß, entlastet. Normaler­ weie strömt das Mischwasser aus dem Kanal in einen sogenannten Beckenüberlauf dem oft ein Regenüber­ laufbecken nachgeschaltet ist. Wenn, zum Beispiel bei starkem Regen, das Regenüberlaufbecken voll­ gelaufen ist, oder wenn der Abfluß aus dem Regen­ überlaufbecken, der mit einem Drosselorgan begrenzt wird, gering ist, dann staut sich das Wasser zurück und der Beckenüberlauf beginnt sich zu füllen. Der Beckenüberlauf ist an mindestens einer Seite von einer etwas niedrigeren Zwischenwand, der sogenann­ ten Überlaufschwelle begrenzt, über die dann ab ei­ nem bestimmten Füllungsstand das Wasser in einen an den Beckenüberlauf angrenzenden Raum überströmt und von hier aus weiter zum Vorfluter fließt. Es gibt auch Überlaufbauwerke ohne nachgeschaltetes Regen­ becken, die man als "Regenüberlauf" bezeichnet. Im folgenden soll als Überlaufbauwerk ein Beckenüber­ lauf mit Regenbecken oder ein Regenüberlauf be­ zeichnet werden.

Wenn schlagartig ein starker Regen einsetzt, dann werden die in den Kanälen des Einzugsgebiets gela­ gerten Verunreinigungen zum Beckenüberlauf gespült. Den rasch einsetzenden Mischwasserzufluß bezeichnet man dabei als Spülstoß. Wenn das Regenüberlaufbec­ ken zu diesem Zeitpunkt noch leer oder nahezu leer ist und sich nur langsam füllt, gelangen die Verun­ reinigungen in das Regenüberlaufbecken und nachher kommt im wesentlichen nur noch sauberes Regenwasser nach, das dann im Beckenüberlauf ansteigt, sobald das Regenbecken gefüllt ist oder der Abfluß so stark gedrosselt ist, daß ein Rückstau eintritt. Diese Situation ist ungefährlich, weil dann die Verunreinigungen, die der Spülstoß mitführt, in das Regenüberlaufbecken gelangen.

Es kann jedoch auch vorkommen, daß zunächst schwa­ cher, für längere Zeit anhaltender Regen einsetzt, der im Einzugsgebiet die Kanäle noch nicht von grö­ beren Verunreinigungen säubert, jedoch bewirkt, daß das Regenüberlaufbecken allmählich gefüllt wird. Wenn dann bei gefülltem Regenüberlaufbecken plötz­ lich starker Regen einsetzt, werden die vom dann stattfindenden Spülstoß mitgeführten gröberen Ver­ unreinigungen nur in den Beckenüberlauf bzw. Regen­ überlauf befördert. Von diesem gelangen sie dann über die Überlaufschwelle zum Vorfluter, wo sie sich beispielsweise am Oberufer ablagern können und störend bemerkbar machen.

Ein Überlaufbauwerk der eingangs genannten Art ist aus der DE 39 28 681 A1 bekannt. Das Überlaufbau­ werk weist eine Rückhaltevorrichtung auf, die an einer Tauchwand schwenkbar befestigt ist. Das freie Ende der Rückhaltevorrichtung steht in ihrer herun­ tergeklappten, etwa horizontal verlaufenden Stel­ lung einer Überlaufschwelle gegenüber, die sich - in Strömungsrichtung gesehen - der Tauchwand an­ schließt. Schwenkt die Rückhaltevorrichtung auf­ grund einer großen Schwimmstoffmenge in eine etwa horizontale Stellung nach oben, so werden die Schwimmstoffe freigegeben und können ungehindert die Krone der Überlaufschwelle passieren. Auf diese Art und Weise gelangen sie dann in einen Vorfluter, so daß dieser mit Schwimmstoffen belastet wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Überlaufbauwerk der eingangs genannten Art anzuge­ ben, bei dem auch bei einem starken, eine Vielzahl von Schwimmstoffen aufweisenden Spülstoß keine größeren Verunreinigungen in den Vorfluter gelangen können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rückhaltevorrichtung derart schwenkbar an­ geordnet ist, daß sie bei einer beginnenden Ver­ stopfung nach oben schwenkt, aber immer noch den sie durchströmenden Teil des über die Überlauf­ schwelle fließenden Wassers filtert. Eine solche Rückhaltevorrichtung kann auf dem Abwasser schwim­ mende Schwimmstoffe wie zum Beispiel Papier, Win­ deln, Binden, Laub, Äste usw. aus dem über die Überlaufschwelle abströmenden Abwasser aussieben, bevor diese Schwimmstoffe in den hinter der Über­ laufschwelle befindlichen Raum gelangen und zum Vorfluter transportiert werden können. Die Rückhal­ tevorrichtung ist am dem Zulaufkanal zugewandten Teil der Überlaufschwelle angeordnet, so daß, wenn der Wasserstand im Beckenüberlauf die Höhe der Überlaufschwelle überschreitet, das abfließende Wasser die Rückhaltevorrichtung durchströmt, und die von ihm transportierten Schwimmstoffe sich an ihr ablagern. Bei beginnender Verstopfung der Rück­ haltevorrichtung vergrößert sich der Strömungswi­ derstand gegen das anströmende Wasser bis die Was­ serkraft die Gewichtskraft von Rückhaltevorrichtung und angesammeltem Abfall übersteigt und die Rück­ haltevorrichtung durch den Wasserdruck aufgeklappt wird. Die Schwenkbarkeit der Rückhaltevorrichtung bietet somit eine Sicherheit gegen Zerstörung der Rückhaltevorrichtung durch zu großen Wasserdruck und erlaubt die Entfernung von angesammeltem Ab­ fallmaterial durch Hochklappen. Ist die Rückhalte­ vorrichtung nach oben geschwenkt, filtert sie aber immer noch den sie durchströmenden Teil des über die Überlaufschwelle laufenden Wassers.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Rückhalte­ vorrichtung in ihrer aufwärts gerichteten Endstel­ lung einen Winkel von weniger als 90°, insbesondere von etwa 80°, mit der Horizontalen einschließt. Bei Nachlassen des Wasserdrucks kann dann die Rückhal­ tevorrichtung durch ihr Eigengewicht von selbst wieder in ihre Ruhelage klappen. Der Aufprall der Rückhaltevorrichtung auf ihren Anschlag führt zu einer Beschleunigung der ausgefilterten Schwimm­ stoffe nach unten und bewirkt ihren Abwurf auf den Boden des Beckenüberlaufes, also eine Selbstreini­ gung der Rückhaltevorrichtung.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schwenkachse der Rückhaltevorrichtung auf Teflonla­ gern gelagert, deren geringer Reibungswiderstand eine leichte Verschwenkbarkeit der Rückhaltevor­ richtung ermöglicht.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Ausdeh­ nung der Rückhaltevorrichtung in einer von der Überlaufschwelle wegweisenden Richtung ungefähr gleich der Höhe des Wassers über der Überlauf­ schwelle, das bei derjenigen Wasserflußmenge die Überlaufschwelle überspült, für die die Entla­ stungsanlage maximal ausgelegt ist. In der hochge­ klappten Stellung der Rückhaltevorrichtung muß da­ her die gesamte Entlastungswassermenge die Rückhal­ tevorrichtung passieren, so daß auch bei Extremre­ gen die Rückhaltevorrichtung nicht wirkungslos überspült werden kann. In der Regel beträgt diese Breite der Rückhaltevorrichtung zwischen 30 cm bis 50 cm, vorzugsweise 40 cm.

Bei Ausführungsformen der Erfindung besteht die Rückhaltevorrichtung aus feuerverzinktem Stahl oder aus Edelstahl, was eine erhöhte Korrosionsbestän­ digkeit und eine hohe mechanische Belastbarkeit der Rückhaltevorrichtung sicherstellt.

Die Rückhaltevorrichtung kann bei Ausführungsformen der Erfindung ein Sieb oder ein Netz sein. Abhängig von der Maschenweite wird dann auch das Ausfiltern feiner Schwimmstoffe möglich.

Bei einer anderen Ausführungsform ist die Rückhal­ tevorrichtung als Fangrost oder als Rechen ausge­ bildet, was den Vorteil eines geringeren Strömungs­ widerstandes der Rückhaltevorrichtung mit sich bringt. Von einem solchen Fangrost oder Rechen wer­ den nur gröbere Schwimmstoffe zurückgehalten, so daß auch eine geringere Verstopfungsgefahr besteht. Außerdem ist dieser starre Aufbau mechanisch stabi­ ler als ein Sieb oder ein Netz.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Einmündung des Kanals in das Überlaufbauwerk und der Überlaufschwelle eine Tauchwand vorgesehen, deren unteres vertikales Ende bis unterhalb der Oberkante der Beckenüberlaufschwelle reicht und de­ ren oberes vertikales Ende die Überlaufschwelle um die maximale Überlaufhöhe überragt. Damit wird ein zusätzlicher Schutz vor dem Überströmen von Abfall­ stoffen in den Vorfluter erreicht. Vorzugsweise überbrückt die Rückhaltevorrichtung zumindest in einer Lage den Abstand zwischen der Überlauf­ schwelle und der Tauchwand. Damit gibt es für die­ jenigen Schwimmstoffe, die die Tauchwand möglicher­ weise unterlaufen haben, keine Umgehungsmöglichkeit mehr.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination An­ wendung finden. Es zeigen:

Fig. 1a eine schematische horizontale Schnittan sicht einer erfindungsgemäßen Entla­ stungsanlage für eine Mischkanalisation;

Fig. 1b einen vertikalen Schnitt längs der Linie A-B in Fig. 1a;

Fig. 2a eine Draufsicht auf ein Detail der Anlage nach Fig. 1a;

Fig. 2b einen Vertikalschnitt längs der Linie C-D in Fig. 2a und

Fig. 3 ein Detail eines weiteren Ausführungsbei­ spiels.

Bei der in Fig. 1a gezeigten Entlastungsanlage strömt aus einem Kanal 1 Abwasser beziehungsweise Mischwasser in das Überlaufbauwerk 3 und von da normalerweise weiter in ein Regenüberlaufbecken 4, von wo es über ein Drosselorgan 5 einem Klärwerk zugeleitet wird. Im Falle eines durch starken Regen verursachten Rückstaues steigt der Wasserspiegel im Beckenüberlaufbauwerk 3 an, bis das Wasser über eine Überlaufschwelle 6 in einen mit einem Vorflu­ ter, zum Beispiel einem Bach oder Fluß, in Verbin­ dung stehenden Raum 7 überströmt.

Wenn ein starker Regen schlagartig einsetzt, dann spült er in den Kanälen des Einzugsgebietes abgela­ gerte Verunreinigungen über den Kanal 1 in das Beckenüberlaufbauwerk 3 und von da weiter in das Regenüberlaufbecken 4. Falls jedoch längere Zeit schwacher Regen geherrscht hat, werden die Kanäle im Einzugsgebiet noch nicht von gröberen Verunrei­ nigungen befreit, andererseits kann jedoch das Re­ genüberlaufbecken 4 unterdessen allmählich gefüllt werden. Wenn nun plötzlich ein starker Regen bei gefülltem Regenüberlaufbecken 4 einsetzt, werden die von dem dann stattfindenden Spülstoß mitgeführ­ ten gröberen Verunreinigungen in das Beckenüberlaufbauwerk 3 gefördert, von dem sie dann über die Überlaufschwelle 6 und den Raum 7 in den Vorfluter gelangen könnten. Daher ist zwischen dem Einlaß des Kanals 1 und der Überlaufschwelle 6 eine an sich bekannte Tauchwand 8 vorgesehen, die ver­ hindern soll, daß die auf dem Abwasser schwimmenden Schwimmstoffe über die Überlaufschwelle 6 forttransportiert werden können. Es können sich je­ doch Verunreinigungen auch unterhalb der Tauchwand 8 in Richtung auf die Überlaufschwelle 6 zubewegen und diese Schwimmstoffe trotz der vorgesehenen Tauchwand 8 über die Überlaufschwelle 6 und den Raum 7 in den Vorfluter gelangen. Erfindungsgemäß ist daher zwischen Tauchwand 8 und Überlaufschwelle 6 eine Rückhaltevorrichtung 9 zum Zurückhalten der Schwimmstoffe vorgesehen, die einerseits einen mög­ lichst geringen Strömungswiderstand für das zu ent­ lastende Wasser bilden soll, um einen ungestörten Abfluß zu ermöglichen, andererseits jedoch die an­ kommenden Schwimmstoffe möglichst vollständig zu­ rückhalten soll. Die Rückhaltevorrichtung 9 ist da­ her so dimensioniert, daß auch bei Extremregen und sehr starkem Anfall von Schwimmgut keine Verstop­ fung auftreten kann, die zu Beschädigungen am Über­ laufbauwerk 3 oder zu Kanalrückstau mit der Folge von Kellerüberflutungen führen könnte. Ist - gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel - keine Tauchwand 8 vorhanden, so ist die Überlaufschwelle 6 an ihrem dem Kanal 1 zugewandten Teil mit der Rückhaltevor­ richtung 9 versehen. Diese steht senkrecht und überragt die Überlaufschwelle 6. Hierauf wird im folgenden noch näher eingegangen.

In dem in Fig. 2a und 2b gezeigten Ausführungsbei­ spiel besteht die Rückhaltevorrichtung 9 aus einem Fangrost, das in seiner Ruhestellung eine ungefähr horizontale Lage einnimmt. Verunreinigungen, die in den Spalt zwischen der Tauchwand 8 und der Über­ laufschwelle 6 gelangt sind, werden bei Ansteigen des Wasserspiegels im Beckenüberlaufbauwerk 3 von unten gegen das Fangrost gedrückt und können, wenn ihre Größe den Stababstand des Fangrostes über­ schreitet, nicht über die Überlaufschwelle 6 ge­ spült werden.

Die Rückhaltevorrichtung 9 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel um eine horizontale Achse schwenkbar gelagert, so daß das Fangrost aufwärts geschwenkt wird, sobald der Wasserdruck und der Strömungswiderstand der Rückhaltevorrichtung 9 mit den von ihr eingefangenen Schwimmstoffen groß genug wird. Bei Nachlassen des Wasserdrucks klappt die Rückhaltevorrichtung 9 durch ihr Eigengewicht von selbst wieder in ihre horizontale Ruhelage zurück, da ihre aufwärts gerichtete Endstellung einen Win­ kel von weniger als 90°, vorzugsweise 80°, mit der Horizontalen einschließt. Vorzugsweise ist die Schwenkachse der Rückhaltevorrichtung 9 auf Teflon­ lagern 10 gelagert, so daß der geringe Reibungswi­ derstand eine leichte Verschwenkbarkeit der Rück­ haltevorrichtung 9 ermöglicht. Beim Zurückfallen von ihrer aufwärts gerichteten Stellung in ihre ho­ rizontale Ruhelage prallt die Rückhaltevorrichtung 9 auf einen Anschlag, erzeugt damit eine nach unten gerichtete Beschleunigung der an ihrer Unterseite angelagerten, ausgefilterten Schwimmstoffe, die auf diese Weise auf den Boden des Beckenüberlaufes ab­ geworfen und von da in das Regenüberlaufbecken 4 abtransportiert werden. Auf diese Weise reinigt sich die Rückhaltevorrichtung 9 gewissermaßen selbst.

Die Stablänge des Fangrostes im gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel ist zweckmäßigerweise so gewählt, daß der Spalt zwischen Tauchwand 8 und Überlaufschwelle 6 im wesentlichen überbrückt wird, so daß die Rück­ haltevorrichtung 9 optimal die restlichen Schwimm­ stoffe ausfiltert, die die Tauchwand 8 umgangen ha­ ben. Um auch bei großer über die Überlaufschwelle 6 fließender Wassermenge zu verhindern, daß Schwimm­ stoffe in der hochgeklappten Stellung der Rückhal­ tevorrichtung 9 über diese in den Raum 7 und damit in den Vorfluter gespült werden, ist die Stablänge des Fangrostes so dimensioniert, daß sie mindestens gleich der Höhe des Wassers über der Überlauf­ schwelle 6 ist, das bei derjenigen Wasserflußmenge die Überlaufschwelle 6 überspült, für die die Ent­ lastungsanlage maximal ausgelegt ist. Damit ist si­ chergestellt, daß auch bei der höchsten zu er­ wartenden Wasserflußmenge die Rückhaltevorrichtung 9 nicht wirkungslos überspült werden kann, sondern daß die gesamte Entlastungswassermenge die Rückhal­ tevorrichtung 9 passieren muß. Diese Breite b be­ trägt üblicherweise zwischen 30 cm und 50 cm. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Fangrost aus Stäben mit den Querschnittsabmessungen von 3 × 50 mm und einem gegenseitigen Stababstand von 12 mm aufgebaut. Damit werden auch noch relativ kleine Schwimmstoffe zurückgehalten. Die genannten Querschnittsabmessungen des Stabmaterials verleihen dem Fangrost eine ausreichende Stabilität. Ihre ge­ ringe Dicke von nur 3 mm führen zu einem kleinen Strömungswiderstand. Die Dimensionen der Stäbe und die Stababstände können allerdings bei anderen Aus­ führungsformen auch anders ausgelegt sein.

Die Rückhaltevorrichtung 9 kann statt eines Fangro­ stes oder eines Rechens auch ein Sieb oder ein Netz aufweisen. Abhängig von der Maschenweite ist dann auch ein Ausfiltern sehr feiner Schwimmstoffe mög­ lich.

Aus Gründen der Korrisionsbeständigkeit und zum Zwecke einer erhöhten mechanischen Belastbarkeit empfiehlt es sich, die Rückhaltevorrichtung 9 aus feuerverzinktem Stahl oder aus Edelstahl auszufüh­ ren.

Die Fig. 3 zeigt eine Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Überlaufbauwerks, das keine Tauchwand aufweist. In diesem Falle steht die Rückhaltevorrichtung 9 senkrecht und ist an dem dem Kanal zugewandten Teil der Überlaufschwelle 6 fest, also nicht klappbar, derart befestigt, daß die Überlaufschwelle 6 überragt wird.

Claims (10)

1. Überlaufbauwerk, insbesondere in einer Entla­ stungsanlage für eine Mischkanalisation, in das ein Wasser, insbesondere ein Mischwasser führender Ka­ nal (1) mündet und das auf mindestens einer Seite von einer Überlaufschwelle (6) begrenzt ist, die eine geschlossene Zwischenwand zwischen dem Über­ laufbauwerk (3) und einem an dieses anschließenden, mit einem Vorfluter in Verbindung stehenden Raum (7) bildet, wobei in dem dem Kanal (1) zugewandten Teil der Überlaufschwelle (6) eine Rückhaltevor­ richtung (9) für Schwimmstoffe vorgesehen ist und die Rückhaltevorrichtung (9) aus einer ungefähr ho­ rizontalen Ruhelage in eine aufwärtsgerichtete Stellung schwenkbar angeordnet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rückhaltevorrichtung (6) derart schwenkbar angeordnet ist, daß sie bei beginnender Verstopfung nach oben schwenkt, aber immer noch den sie durchströmenden Teil des über die Überlauf­ schwelle fließenden Wassers filtert.

2. Überlaufbauwerk nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rückhaltevorrichtung (9) um eine horizontale Achse schwenkbar gelagert ist.

3. Überlaufbauwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhal­ tevorrichtung (9) in ihrer aufwärts gerichteten Endstellung einen Winkel von weniger als 90°, ins­ besondere von etwa 80°, mit der Horizontalen ein­ schließt.

4. Überlaufbauwerk nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse der Rückhalte­ vorrichtung (9) auf Teflonlagern gelagert ist.

5. Überlaufbauwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die räumli­ che Ausdehnung der Rückhaltevorrichtung (9) in ei­ ner von der Überlaufschwelle (6) wegweisenden Rich­ tung ungefähr gleich der Höhe des Wassers über der Überlaufschwelle (6) ist, das bei derjenigen Was­ serflußmenge die Überlaufschwelle (6) überspült, für die die Entlastungsanlage maximal ausgelegt ist.

6. Überlaufbauwerk nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die räumliche Ausdehnung der Rückhal­ tevorrichtung (9) in einer von der Überlaufschwelle (6) wegweisenden Richtung etwa 30 cm bis 50 cm, insbesondere 40 cm, beträgt.

7. Überlaufbauwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhal­ tevorrichtung (9) aus feuerverzinktem Stahl oder aus Edelstahl besteht.

8. Überlaufbauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhaltevor­ richtung (9) ein Sieb oder ein Netz ist.

9. Überlaufbauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhaltevor­ richtung (9) ein Fangrost oder ein Rechen ist.

10. Überlaufbauwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Einmündung des Kanals (1) in das Überlaufbauwerk (3) und der Überlaufschwelle (6) eine Tauchwand (8) vorgesehen ist, deren unteres vertikales Ende nicht bis zum Boden des Überlaufbauwerks (3) reicht, und deren oberes vertikales Ende die Überlaufschwelle (6) überragt, wobei die Rückhaltevorrichtung (9) zumindest in einer Lage den Abstand zwischen der Überlaufschwelle (6) und der Tauchwand (8) im we­ sentlichen überbrückt.