DE4431486A1 - Unterdruck-Abwasseranlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Unterdruck-Abwasseranlage für die Entwässerung von z. B. Siedlungen umfassend eine Vakuumleitung, an die einerseits zumindest eine Vakuumquelle und andererseits über Absaugventile Abwasseranfallstellen zum schub­ weisen Ansaugen von Abwasser und Luft anschließbar sind, wobei die Vakuumleitung mit einem Ansammlungen von Abwasser ermöglichende Tiefpunkte sowie Hochpunkte aufweisenden Höhenprofil verlegt ist.

Entsprechende Anlagen bzw. Systeme werden z. B. in Bereich eingesetzt, in denen eine geringe Siedlungsdichte vorherrscht, kein ausreichendes Gefälle für eine konventionelle Freigefällekanalisation zur Verfügung steht, nur zeitweilig Abwasser anfällt, wie dies in Feriensiedlungen der Fall ist, oder wo Wasserschutzgebiete zu durchqueren sind. Auch hat sich ein Einsatz dann bewährt, wenn die Untergrundverhältnisse ungünstig sind, also z. B. in Gebieten hohen Grundwasserstandes.

Unterdruck-Abwasseranlagen werden vorwiegend als reine Schmutzwasserkanalisation eingesetzt, d. h., daß Regenwasser normalerweise nicht abgeleitet wird. Daher entspricht der tägliche Abwasserdurchsatz in der Regel dem üblichen Wasserverbrauch, der in der Bundesrepublik Deutschland in etwa 150 Liter pro Einwohner am Tag beträgt.

Bei einer Unterdruck-Abwasseranlage fließt üblicherweise das Abwasser in freiem Gefälle von Gebäuden in Abwassersammelräumen. Sobald sich in einem Sammelraum eine vorher festlegbare Abwassercharge angesammelt hat, wird über einen Auslöser und eine Steuerung ein zwischen dem Sammelraum und der Vakuumleitung angeordnetes Absaugventil über eine Zeitspanne geöffnet. Die Abwassercharge und eine bestimmte Menge an Luft wird durch das geöffnete Absaugventil in die Vakuumleitung eingesaugt. Dabei kann die Luft selbst zusammen mit dem Abwasser oder nach diesem eingesaugt werden. In der Vakuumleitung selbst strömen Abwasser und Luft bis zum Vakuumbe­ hälter einer Vakuumstation. In diesem wird mittels der Unterdruckquelle, die grundsätz­ lich zumindest eine Vakuumpumpe umfaßt, ein Unterdruck aufrechterhalten. In Ab­ hängigkeit vom Füllstand des Vakuumbehälters wird sodann Abwasser zu einer Klär­ anlage abgefördert. Dies geschieht normalerweise über Pumpen.

Die Vakuumleitungen sind in einem vorgegebenen Höhenprofil verlegt, bei dem systematisch Hoch- und Tiefpunkte angeordnet sind. Das Abwasser sammelt sich an den Tiefpunkten an und wird von nachströmender Luft über den nächstfolgenden Hochpunkt geschoben, wenn stromaufwärts ein Absaugventil geöffnet worden ist. Das Höhenprofil hat die Aufgabe, einen ausreichenden Impulsaustausch zwischen der Luft und dem Abwasser sicherzustellen, so daß das Abwasser auch in insgesamt ansteigenden Lei­ tungsabschnitten gefördert wird und so schnell strömt, daß sich in den Leitungen keine dauerhaften Schlammablagerungen bilden können. Hierzu ist eine periodische Abwasser­ geschwindigkeit von ca. 0,7 m/s erforderlich. In den abfallenden Leitungsabschnitten kann die Luft das Abwasser überholen und die im nächstfolgenden Tiefpunkt angesam­ melte Abwasserportion beschleunigen.

Insgesamt ansteigende Leitungsabschnitte werden derart ausgebildet, daß die Höhendif­ ferenz zwischen einem Hochpunkt und dem nächstfolgenden Tiefpunkt geringer ist als die Höhendifferenz zwischen dem Tiefpunkt und dem nächstfolgenden Hochpunkt.

Entlang der Vakuumleitung besteht ein Druckgradient, der zum einen hydrostatisch durch Wasserverschlüsse an den Tiefpunkten und zum anderen hydrodynamisch durch Beschleunigung und Reibung bedingt ist. Durch einen verfügbaren Differenzdruck zwischen den Leitungsenden und dem Vakuumbehälter in der Größenordnung von 40 bis 60 kPa ist die Leitungslänge und die überwindbare geodätische Höhe begrenzt. Je größer das Verhältnis von eingesaugter Luft im Normzustand zu eingesaugtem Ab­ wasser ist, das sogenannte Luft/Wasser-Verhältnis, desto mehr Energie steht für den Transport zur Verfügung; andererseits erfordert aber ein großes Luft/Wasser-Verhältnis nicht nur große Unterdruckerzeuger in der Vakuumstation mit einem entsprechend hohen Energieverbrauch, sondern auch größere Leitungsquerschnitte, um die große Luftmenge ohne unnötig große hydrodynamische Verluste infolge unnötig hoher Fließgeschwindigkeiten durchsetzen zu können. Bei der Dimensionierung eines Systems kommt es also darauf an, zum einen die durch Wasserverschlüsse an den Tiefpunkten bedingten Druckdifferenzen und zum anderen die Beschleunigungs- und Reibungs­ verluste möglichst gering zu halten.

Bei den bekannten Unterdruckentwässerungssystemen gibt es zwei grundsätzlich verschiedene Arten der Ausbildung des Höhenprofils.

Bei dem in Deutschland vorherrschenden System, das dem Arbeitsblatt A 116 der Abwassertechnischen Vereinigung (ATV) zugrundeliegt, werden die Hoch- und Tief­ punkte in Abständen von ca. 10 bis 20 m angeordnet. Das Gefälle und die Steigung dazwischen beträgt etwa 1%, die Höhendifferenz zwischen nachfolgenden Hoch- und Tiefpunkten beträgt somit in ebenem Gelände etwa 10 bis 30 cm.

Bei diesem System werden pro Absaugvorgang in der Größenordnung von 10 l Ab­ wasser durch Absaugventile mit einem Innendurchmesser von ca. 50 mm abgesaugt.

Der ungünstigste Fall, der einer Dimensionierung zugrunde zu legen ist, besteht darin, wenn in der Leitung eine maximale Abwasserfüllung vorliegt, was beispielsweise dann vorkommen kann, wenn in das System nur Abwasser und keine Luft eingesaugt worden ist. Dieser Fall kann dann eintreten, wenn nach einer Betriebsunterbrechung die Sammelräume eingestaut sind und nach dem Wiederaufbau des Unterdruckes nur Abwasser und keine Luft eingesaugt wird. Im ungünstigsten Falle haben sich an den Tiefpunkten Abwasserportionen angesammelt, die stromaufwärts bis zum Scheitel der Leitung an den Tiefpunkten und stromabwärts bis zur Sohle an den nächstfolgenden Hochpunkten reichen.

Beispielsweise errechnet man das Volumen einer Abwasserportion in einer Leitung mit einem Innendurchmesser von 100 mm bei einem Abstand von 15 m zwischen Hoch- und Tiefpunkt sowie 10 m zwischen Tief- und Hochpunkt bei einer Höhendifferenz von 15 cm zu ca. 90 l, was einer vollgefüllten Leitungslänge von knapp 12 m entspricht. Die hydrostatische Druckdifferenz entspricht der Höhendifferenz zwischen Scheitel am Tiefpunkt und Sohle am Hochpunkt und beträgt 15-10 = 5 cm WS bzw. 0,5 kPa. Eine insgesamt zur Verfügung stehende Druckdifferenz von 40 kPa wird somit hydrostatisch im ungünstigsten Fall von 80 Tiefpunkten aufgebraucht, so daß sich eine maximale Gesamtlänge eines Leitungsstranges in ebenem Gelände von 80 × (15 m + 10 m) = 2 km ergibt. Bei einer insgesamt zu überwindenden geodätischen Höhe ist die maximale Stranglänge kürzer.

Um diese Abwasserportion von 90 l auf eine Geschwindigkeit von 1 m/s zu beschleuni­ gen und 25 m weit bis zum nächsten Tiefpunkt in der Leitung mit einem Innendurch­ messer von 100 mm als Propfen zu transportieren und um sie 15 cm zu heben, benötigt man eine Energie von ca. 530 J. Diese Energie entspricht der isothermen Kompressions­ energie von 1056 l bzw. 740 Nl Luft bei einer Druckdifferenz zwischen 70 und 69,5 kPa.

Bei den in Deutschland üblicherweise verwendeten Systemen ist allerdings die pro Absaugvorgang eingesaugte Luftmenge beschränkt auf eine Größenordnung von 100 Nl. Somit ist das System, wenn es maximal mit Abwasser gefüllt ist, in seiner Funktion beeinträchtigt. Zwar wird im Normalzustand nur ein Bruchteil der Abwasserfüllung, nur ein Volumen der Abwasserportionen an den Tiefpunkten in der Größenordnung von 10 bis 20 l erreicht, bei dem die Abwasserportionen den Leitungsquerschnitt nicht ver­ schließen, sondern nur einengen, es ist aber bekannt, daß ein vollgefülltes, geflutetes bzw. abgesoffenes System sich nur sehr langsam wieder erholen kann, sogar dann, wenn zur Abhilfe automatische Belüftungsstationen am Strangende angeordnet sind, die dann eine große Luftmenge einlassen, wenn ein vorgegebener Unterdruck für eine vorgebene Zeitdauer überschritten wird. Beim vollgefüllten System sind nämlich die hydrostati­ schen Druckverluste so groß, daß für hydrodynamische Druckverluste nur wenig Druck­ differenz übrig bleibt und somit die Strömungsgeschwindigkeiten kaum ausreichen, um das System schnell freiblasen zu können. Insbesondere dann, wenn Absaugventile eingesetzt werden, bei denen das Luft/Wasser-Verhältnis stark absinkt oder gar Null wird, wenn die Sammelräume eingestaut sind, kann sich das System, wenn überhaupt, nur sehr langsam selbsttätig erholen.

Demzufolge empfiehlt das ATV-Arbeitsblattes A 116, die Stranglänge im Regelfall auf 2000 m, die Leitungsnennweiten auf maximal DN 125 und die Zahl der an einem Strang einschließlich der Nebenstränge angeschlossenen Einwohner auf 500 zu be­ schränken. Aber nicht einmal mit diesen Einschränkungen ist sichergestellt, daß sich ein vollgelaufenes System selbsttätig wieder erholen kann.

Bei dem anderen in den USA entwickelten System, das in dem Handbuch Nr. 625/1- 91/024 der Environmental Protection Agency aus dem Jahre 1991 beschrieben ist, wird die Vakuumleitung zwischen den Hoch- und Tiefpunkten mit einem Gefälle von mindestens 0,2% verlegt und fällt um mindestens 80% des Rohrinnendurchmessers ab. Zwischen den Tiefpunkten und Hochpunkten beträgt die Steigung 100% und die Höhendifferenz normalerweise 30 bis 60 cm. In ebenem Gelände folgt also z. B. einem abfallenden Abschnitt von 150 m ein kurzer ansteigender Abschnitt mit einer Höhe von 30 cm. Bei einem Leitungsinnendurchmesser von 100 mm beträgt die hydrostatische Druckdifferenz an einem Tiefpunkt 2 kPa. Demzufolge können bei einer insgesamt verfügbaren Druckdifferenz von 40 kPa Stränge mit 20 Tiefpunkten und einer Länge von 3 km ausgebildet werden. Das maximale Volumen der bei Vollfüllung sich an­ sammelnden Abwasserportionen beträgt bei diesem Leitungsdurchmesser knapp 200 l bzw. entspricht einer voll gefüllten Leitungslänge von 25 m.

Bei diesem System werden Abwasserchargen in der Größenordnung von 40 l durch Ab­ saugventile mit einem Innendurchmesser von ca. 75 mm abgesaugt. Wegen der größeren Sammelräume und Absaugventile und wegen der Vakuumleitungen mit größerer Nennweite ist dieses System wesentlich teurer als das in Deutschland gebräuchliche.

In den USA gibt es Systeme, bei denen mehrere tausend Einwohner an Stränge ange­ schlossen sind, deren Nennweite bis DN 250 reicht.

Der Energiebedarf für das Heben, Beschleunigen und Fördern der Abwasserportion mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s bis zum nächsten Tiefpunkt beträgt ca. 5100 J. Hierfür ist bei einer Druckdifferenz zwischen 70 kPa und 68 kPa eine Luftmenge von ca. 2500 l bzw. 1760 Nl erforderlich.

Da bei diesem System pro Absaugvorgang nur ca. 400 Nl eingesaugt werden, besteht dieselbe Schwierigkeit beim Wiederanlaufen eines vollgefluteten Systems. Außerdem besteht die Gefahr, daß sich an den Tiefpunkten in der Nähe der Strangenden dauerhaft Schlamm ablagert, wenn dort die beim Absaugvorgang einströmende Luftmenge so gering ist, daß sie über am Tiefpunkt stehendes Abwasser strömt, ohne dieses aus­ reichend beschleunigen zu können. Dieser Gefahr kann zwar dadurch begegnet werden, daß das System für höhere Strömungsgeschwindigkeiten von mehreren m/s dimensio­ niert wird, das hat aber den Nachteil, daß der hydrodynamische Druckverlust im Quadrat zur Strömungsgeschwindigkeit ansteigt, so daß das System dann sehr energie­ aufwendig wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Unterdruck-Abwasser­ anlage der zuvor beschriebenen Art so weiterzubilden, daß ein energiesparender und kostengünstiger Betrieb möglich ist, wobei ohne Schwierigkeiten ein Wiederanlaufen nach einer Vollflutung möglich sein soll. Auch soll die Möglichkeit gegeben sein, einerseits die Länge der Vakuumleitung, also die Stranglängen zu vergrößern und andererseits die Anzahl der anzuschließenden Einwohner zu erhöhen. Schließlich soll auch sichergestellt sein, daß Schlammablagerungen in der Nähe der Enden der Vaku­ umleitung, also der Strangenden unterbleiben.

Das Problem wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Vakuum­ leitung erste und zweite Abschnitte mit voneinander abweichendem geometrischen Ver­ lauf der Vakuumleitung im Bereich der Tiefpunkte und Hochpunkte umfaßt, wobei im Ruhezustand die maximale Ansammlung von Abwasser im Bereich der Tiefpunkte des ersten Abschnitts der Vakuumleitung ein Volumen aufweist, das kleiner als das im Be­ reich der Tiefpunkte des zweiten Abschnitts der Vakuumleitung ist.

Insbesondere sollte vorgesehen sein, daß das maximale Volumen der Ansammlung im Bereich der Tiefpunkte des zweiten Abschnitts der Vakuumleitung zumindest in etwa 1,5fach größer als das maximale Volumen der Ansammlung im Bereich der Tiefpunkte des ersten Abschnitts der Vakuumleitung ist.

Bevorzugterweise ist der Verlauf der Vakuumleitung im Bereich der Tiefpunkte und Hochpunkte des ersten Abschnitts derart ausgebildet, daß sich die Ansammlung des Abwassers im Ruhezustand etwa 1 bis 3 Meter stromaufwärts des Tiefpunkts erstreckt.

Demgegenüber sollte sich der Verlauf die Ansammlung des zweiten Abschnitts des Ab­ wassers im Ruhezustand zumindest 5 Meter, vorzugsweise 20 bis 100 Meter stromauf­ wärts des Tiefpunkts erstrecken.

Nach weiteren hervorzuhebenden Merkmalen wird vorgeschlagen, daß einerseits der erste Abschnitt von der Vakuumquelle fernliegend verläuft und derart ausgebildet ist, daß das Abwasser und die Luft schubweise über die Tiefpunkte und Hochpunkte förderbar ist und daß andererseits der zweite Abschnitt der Vakuumleitung in bezug auf die Vakuumquelle naheliegend verläuft und derart ausgebildet ist, daß das Abwasser und die Luft zumindest einmal pro Tag kontinuierlich förderbar ist.

Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Höhenprofil der Vakuumleitung derart unterschiedlich ausgebildet ist, daß sich in von der Unterdruck­ quelle bzw. Vakuumstation weit entfernten Leitungsabschnitten mit schubweiser Strö­ mung von Abwasser Luft im Ruhezustand an den Tiefpunkten die Vakuumleitung verschließende maximale Abwasserportionen mit geringem Volumen ansammeln können und daß sich in an die Vakuumstation anschließenden Leitungsabschnitten mit minde­ stens einmal täglich kontinuierliche Abwasser- und Luftströmung im Ruhezustand an den Tiefpunkten maximale Abwasserportionen mit großem Volumen ansammeln können.

Die erfindungsgemäße Lehre bedient sich der Kenntnis, daß es grundsätzlich einen Unterschied macht, ob in einem Leitungsabschnitt eine schubweise oder eine annähernd kontinuierliche Strömung vorliegt. Ersteres ist in der Nähe der Strangenden der Fall, wo nur eine beschränkte Anzahl von Einwohnern angeschlossen sind, so daß auch bei Spitzenbelastung in der Regel Pausen zwischen den einzelnen Absaugvorgängen beste­ hen. Letzteres ist zumindest in den Zeiten der Spitzenbelastung, die üblicherweise am Morgen vorliegt, dort der Fall, wo eine ausreichend große Zahl von Einwohnern strom­ aufwärts angeschlossen sind, oder dort, wo stromaufwärts regelmäßig Luft über eine längere Zeit eingelassen wird, beispielsweise über ein zeitgesteuertes Belüftungsventil.

Bei einer schubweisen Förderung ist es günstig, wenn die an den Tiefpunkten ange­ sammelten Abwasserportionen bei jedem Absaugvorgang weitgehend vollständig mit ausreichender Geschwindigkeit über den nächstfolgenden Hochpunkt geschoben werden. Das wird dadurch erreicht, daß das maximale Volumen der Abwasserportion gering gehalten wird und daß die Abwasserportion trotzdem den Leitungsquerschnitt am Tief­ punkt verschließt, so daß die Luft das Abwasser vor sich herschiebt und nicht darüber hinwegströmt, was auch dann weitgehend der Fall ist, wenn ein nur geringer Anteil des Querschnittes über dem Abwasser für die Luftströmung frei bleibt, weil dieser Quer­ schnitt durch die sich bei der Strömung bildenden Wellen verschlossen wird. Im Idealfall ist die pro Absaugvorgang eingesaugte Luftmenge gerade ausreichend, um beim Entspannen um die maximale hydrostatische Druckdifferenz so viel Energie auf die Abwasserportion zu übertragen, daß diese ausreichend beschleunigt wird, um Schlammablagerungen sicher zu vermeiden. Dabei ist zu berücksichtigen, daß nicht jeder Luftstoß gleich groß sein muß; es genügt, wenn hin und wieder, mindestens einmal täglich, die erforderliche Fließgeschwindigkeit erreicht wird. Man kann die Luftmengen so einstellen, daß am Strangende und nach einer Vergrößerung des Lei­ tungsdurchmessers große Luftmengen eingesaugt werden, wohingegen dazwischen auch geringere Luftmengen vorgegeben werden können, wodurch Luft und damit Energie gespart werden kann.

Der hydrostatische Druckverlust ist dann Null, wenn an den Tiefpunkten kein Wasser­ verschluß vorliegt. Das ist dann gesichert der Fall, wenn auch bei maximaler Füllung des Tiefpunktes mit Abwasser bis zur Höhe der Rohrsohle des nächstfolgenden Hoch­ punktes der Wasserstand den Rohrscheitel am Tiefpunkt nicht erreicht. Weiter zuflie­ ßendes Abwasser würde nämlich über den nächstfolgenden Hochpunkt abfließen. Beim Höhenprofil im Bereich des zweiten Abschnitts der Vakuumleitung, also in dem von den Abwasseranfallstellen fern liegenden Bereich mit großem Abwasserdurchsatz wird dieser Umstand ausgenutzt. Dort soll bei maximaler Füllung mit Abwasser kein oder nur ein geringer Wasserverschluß vorliegen. Hier sind nur die hydrodynamischen Druckverluste zu berücksichtigen. Allerdings läßt es sich nicht vermeiden, daß dann, wenn die Höhendifferenz zwischen den Hoch- und Tiefpunkten in der Größenordnung des Rohrinnendurchmessers liegt, die Leitung maximal bis zu ungefähr der Hälfte mit Abwasser gefüllt ist. Bei den schon aus Kostengründen anzustrebenden maximalen Längen der abfallenden Leitungsabschnitte von bis zum 500-fachen der Höhendifferenz ist das maximale Volumen der sich ansammelnden Abwasserportionen dementsprechend groß. Bei einer schubweisen Förderung kann es demnach nicht gelingen, die gesamte Abwasserportion ausreichend zu beschleunigen. Hierbei werden lediglich Wellen erzeugt, die über den nächstfolgenden Hochpunkt schwappen. Bei einer nur schubwei­ sen Förderung können demzufolge Schlammablagerungen nicht sicher verhindert werden. Das Höhenprofil des zweiten Abschnitts (Höhenprofil II) wird deshalb erfin­ dungsgemäß nur dort eingesetzt, wo zumindest zeitweilig ein annähernd kontinuierlicher Luftstrom vorliegt, der wesentlich stärkere Wellen erzeugt, die auch an der Rohrsohle im Tiefpunkt eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit erzeugen. Es wird davon ausgegangen, daß der erforderliche Luftstrom eine auf das leere Rohr bezogene Strö­ mungsgeschwindigkeit in der Größenordnung von 1 m/s haben muß, die deutlich höher ist als die Ausbreitungsgeschwingkeit der Wellen.

Durch die erfindungsgemäße Lehre besteht die hydrostatisch bedingte Beschränkung auf eine maximale Stranglänge von 2 km nicht mehr, da nur noch im Bereich des ersten Abschnitts (Höhenprofil I), also an den Strangenden wesentliche hydrostatische Druck­ verluste wirken können. Die lediglich für das Höhenprofil I gültige Beschränkung auf z. B. einen Innendurchmesser von maximal 150 cm und auf maximal 500 pro Strang angeschlossene Einwohner besteht nicht für das Höhenprofil II. Probleme beim Wieder­ anlauf einer vollgelaufenden Anlage bestehen zumindest dann nicht, wenn Absaugventi­ le eingesetzt werden, bei denen sichergestellt ist, daß stets, also auch bei vollem Abwassersammelraum, ein ausreichendes Luft/Wasser-Verhältnis gegeben ist, weil auch bei einem vollgefüllten System bei beiden Höhenprofilen der der Dimensionierung zugrundegelegte Durchsatz erreicht wird. Dauerhafte Schlammablagerungen werden verhindert, weil beim Höhenprofil I stets und beim Höhenprofil II mindestens täglich die erforderliche Strömungsgeschwindigkeit von über 0,7 m/s erreicht wird.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Vakuumleitung erste und zweite Abschnitte mit voneinander abweichendem geometrischen Verlauf der Vakuumleitung im Bereich der Tiefpunkte und Hochpunkte umfaßt, wobei die Ansammlung von Abwasser im Bereich der Tiefpunkte des ersten Abschnitts der Vakuumleitung ein maximales Volumen aufweist, das kleiner als das im Bereich der Tiefpunkte des zweiten Abschnitts der Vakuumleitung ist.

Bei einer derartigen Gestaltung des Höhenprofils des ersten Abschnitts wird erreicht, daß zum einen die Länge der abfallenden Leitungsabschnitte groß ist, um möglichst wenig Anstiege mit den damit verbundenen Druckverlusten anordnen zu müssen, und zum anderen, daß sich an den Tiefpunkten nur eine Abwasserportion mit geringem maximalen Volumen ansammeln kann. Bei einem Leitungsinnendurchmesser von 100 mm, einer Höhendifferenz zwischen Hoch- und Tiefpunkt von 20 cm und einem Gefälle von 0,2% fällt die Leitung zunächst auf einer Länge von 50 m um 10 cm ab, bis die Rohrsohle höhengleich mit dem Rohrscheitel am Tiefpunkt ist. Der Tiefpunkt selbst ist vorzugsweise als nach oben gekrümmter und der unmittelbar daran anschließende Hochpunkt als nach unten gekrümmter Rohrabschnitt ausgebildet, so daß sich ein U- förmiges Höhenprofil mit unterschiedlich langen Schenkeln ergibt. Der Verlauf der Leitung im Bereich um den Tiefpunkt weist folglich zwei Wendepunkte auf, einen zwischen ankommender Vakuumleitung und dem Tiefpunkt und der andere zwischen Tief- und Hochpunkt.

Bei einem Verhältnis der Krümmungsradien zum Leitungsdurchmesser von 50 : 1 sind maximal etwa 16 l entsprechend einer Leitungslänge von 2 m mit der Abwasserportion gefüllt. Zum Beschleunigen auf 0,7 m/s, Fördern über 50 m und zum Heben um 20 cm ist eine Energie von etwa 94 J erforderlich. Der hydrostatische Druckverlust beträgt maximal 1 kPa. Diese Energie wird bei einer Entspannung von 90 l bzw. 65 Nl Luft von 70 auf 69 kPa auf die Abwasserportion übertragen. Somit reicht auch bei voll­ gefülltem System eine bei einem Absaugvorgang eingesaugte Luftmenge in der Größen­ ordnung von 65 Nl aus, um die zum Verhindern von Ablagerungen erforderliche Strömungsgeschwindigkeit von 0,7 m/s zu überschreiten. Diese Luftmenge kann man problemlos auch mit den in Deutschland gebräuchlichen und kostengünstigen Ab­ saugventileinheiten einsaugen. Sie entspricht einem durchaus gebräuchlichen Luft/ Wasser-Verhältnis in der Größenordnung von 7 : 1.

Bei ansteigendem Gelände werden entweder die abfallenden Leitungsabschnitte verkürzt oder die Höhendifferenzen zwischen den Tief- und nachfolgenden Hochpunkten erhöht, wodurch sich naturgemäß ein größerer hydrostatischer Druckgradient entlang des Stranges ergibt. Bei abfallendem Gelände werden dementsprechend die abfallenden Abschnitte verlängert oder steiler ausgeführt oder die Höhendifferenzen werden ver­ mindert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Höhenprofil des zweiten Abschnitts der Vakuumleitung stromabwärts betrachtet derart ausgebildet ist, daß die Vakuumleitung in ebenem Gelände zwischen einem Hochpunkt und nachfolgen­ dem Tiefpunkt mit einem geringen Gefälle von zumindest 0,2% abfällt und zwischen dem Tiefpunkt und dem nachfolgenden Hochpunkt mit einer Steigung von zumindest 3% um eine Strecke von maximal 2 Innendurchmesser der Vakuumleitung in diesem Bereich, vorzugsweise von in etwa einem Innendurchmesser der Vakuumleitung an­ steigt.

Vorzugsweise beträgt das Gefälle nur ca. 0,2% und die Höhendifferenz zwischen Hoch- und Tiefpunkten ungefähr einen Innendurchmesser der Leitung, so daß sich kein Wasserverschluß ausbilden kann. Bei einem Innendurchmesser von 200 mm fällt die Leitung 100 m ab. Bei einem Verhältnis von Krümmungsradius zu Leitungsdurchmesser von 50 : 1 beträgt der Abstand zwischen Tief- und Hochpunkt knapp 3 m, was einer Steigung von 0,2 : 3 = 6,7% entspricht. Es ist durchaus auch möglich, einen höheren Anstieg mit einem möglichen Wasserverschluß und einer hydrostatischen Druckdiffe­ renz vorzusehen, die allerdings nicht größer sein sollte als die hydrodynamische Druckdifferenz bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 1 m/s, was bei einem Luft/ Wasser-Verhältnis in der Größenordnung von über 3 : 1 in der Regel nicht der Fall ist. Außerdem ist aber zu beachten, daß die Summe aller in einem Strang möglichen maximalen hydrostatischen Druckverluste geringer bleibt als die zur Verfügung stehende Druckdifferenz, was insbesondere bei langen Strängen wichtig ist.

Der Verlauf der Vakuumleitung im Tief-/Hochpunkt-Bereich des zweiten Abschnitts entspricht einem langgestreckten S mit nur einem merklichen Wendepunkt zwischen Tiefpunkt und Hochpunkt.

Vorzugsweise wird das Höhenprofil I dort verwendet, wo bei maximalen stündlichen Abwasseranfall die Wahrscheinlichkeit dafür, daß zumindest ein Absaugventil stro­ maufwärts geöffnet ist, geringer ist als 75%.

Bei einer größeren Wahrscheinlichkeit wäre bereits ein annähernd kontinuierlicher Durchfluß gegeben, bei dem das Höhenprofil II wegen der geringeren hydrostatischen Druckverluste günstiger ist. Entsprechend wird das Höhenprofil II vorzugsweise dort eingesetzt, wo diese Wahrscheinlichkeit größer ist als 50%. In dem Überlappungs­ bereich bei einer Wahrscheinlichkeit zwischen 50% und 75% können beide Höhen­ profilarten verwendet werden. Dieser Überlappungsbereich ist schon deshalb erforder­ lich, weil Neubauten erst nach der Inbetriebnahme der Entwässerungsanlage ange­ schlossen werden und weil die Zahl der Einwohner saisonal schwanken kann.

Das Höhenprofil I wird vorzugsweise dort eingesetzt, wo der stromaufwärtige, maximal über eine Stunde gemittelte Abwasseranfall geringer ist als 1 l/s. Unter der Annahme, daß in der Nähe der Strangenden im Mittel zum Einsaugen einer Abwassercharge von 10 l und zum Nachsaugen von 50 Nl Luft ein Absaugventil 7,5 s lang geöffnet ist, werden durch ein geöffnetes Ventil im Mittel 1,33 l/s Abwasser abgesaugt. Wenn die Wahrscheinlichkeit dafür, daß ein Ventil geöffnet ist, 75% beträgt, so ist der Durchfluß in der Leitung etwa im Mittel 1,33 l/s × 0,75 = 1 l/s. Es wird das Stundenmittel gewählt, weil bei sehr kurzfristigen Spitzen des Abwasseranfalls kein kontinuierlicher Durchsatz sichergestellt ist. Die Wahrscheinlichkeit dafür, daß zwei oder noch mehr Ventile zugleich geöffnet sind, ist vernachlässigbar gering, zumal in der Nähe der Strangenden bei einem geöffneten Ventil der Unterdruck in den Leitungen so weit ansteigt, daß keine weiteren Ventile öffnen können.

Dementsprechend wird das Höhenprofil II vorzugsweise dort eingesetzt, wo der strom­ aufwärtige, maximal über eine Stunde gemittelte Abwasseranfall größer ist als 0,5 l/s. Dort kann man davon ausgehen, daß bei Spitzenabwasseranfall zumindest über längere Perioden in der Größenordnung von Minuten ein annähernd kontinuierlicher Durchfluß erreicht wird.

Alternativ kann das Höhenprofil I dort eingesetzt werden, wo maximal 200 Einwohner stromaufwärtig angeschlossen sind. In Deutschland beträgt der mittlere tägliche Ab­ wasseranfall pro Einwohner ca. 150 l. Das entspricht einem durchschnittlichen täglichen Abwasseranfall von 0,0017 l/s pro Einwohner. Für den maximalen stündlichen Ab­ wasseranfall, der üblicherweise in den Morgenstunden erreicht wird, kann man 0,008 l/(Exs) ansetzen, was für 150 E einen stündlichen Anfall von 1,2 l/s ergibt.

Entsprechend wird das Höhenprofil II vorzugsweise dort verwendet, wo stromaufwärts mindestens 50 Einwohner angeschlossen sind, was einem stündlichen Maximaldurchsatz von 0,4 l/s entspricht.

Beim Höhenprofil I beträgt der Innendurchmesser der Vakuumleitungen maximal 150 mm. Diese Dimensionierungslehre entspricht den Richtlinien des ATV Arbeitsblattes A116. Bei einer mittleren Geschwindigkeit des Luft-Abwasser-Gemischs von 1 m/s beträgt dessen Durchsatz bei dem maximalen Innendurchmesser 8 l/s. Unter der An­ nahme, daß die Strömung kontinuierlich ist, eines Luft-Wasserverhältnisses von 5 : 1 und eines Druckes in der Leitung von 70 kPa beträgt der Abwasserdurchsatz etwa 8 l/s (5/0,7+1) = 1 l/s. Bei diesen Verhältnissen kann aber bereits das Höhenprofil II mit geringeren Druckverlusten eingesetzt werden. Der Leitungsinnendurchmesser beim Höhenprofil II beträgt mindestens 80 mm, damit bei einem kontinuierlichen Abwasser­ durchsatz von 0,5 l/s und einem Luftdurchsatz 2,5 Nl/s bzw. 3,6 l/s eine Strömungs­ geschwindigkeit von 1 m/s nicht überschritten wird.

Bevorzugterweise werden Absaugventileinheiten eingesetzt, die sich nur dann öffnen können, wenn der Druck hinter den Absaugventilen geringer ist als ein vorgegebener Druck im Bereich zwischen 90 und 70 kPa, und die unabhängig von in den Sammel­ räumen angesammelten Abwassermengen Abwasser und Luft in ungefähr konstantem Verhältnis einsaugen. Durch die Druckbegrenzung wird sichergestellt, daß die Ab­ saugventile nur dann geöffnet werden, wenn ein zum zügigen Absaugen des Abwassers aus den Sammelräumen ausreichender Unterdruck zur Verfügung steht, so daß während eines Öffnungsintervalles nicht nur die angesammelte Abwassercharge, sondern daran anschließend auch eine ausreichend große Luftmenge in die Vakuumleitung eingesaugt wird. Ein konstantes Verhältnis von eingesaugter Luft- und Abwassermengen, ein kon­ stantes Luft/Wasser-Verhältnis kann mittels Absaugventileinheiten sichergestellt werden, bei denen nacheinander das Absaugventil und ein zusätzliches Belüftungsventil geöffnet wird. Dabei wird in einem ersten Teilintervall vorwiegend Abwasser und in einem zweiten Teilintervall vorwiegend Luft eingesaugt. Auch dann, wenn im Sammelraum eine Abwassermenge vorhanden ist, die sehr viel größer ist als die im ersten Teilinter­ vall absaugbare Abwassercharge, wird während des zweiten Teilintervalles ausreichend Luft durch das Belüftungsventil eingesaugt. Die im Sammelraum nach dem Ende eines Absaugvorganges noch verbleibende Abwassermengen wird dann bei nachfolgenden Absaugvorgangen abgesaugt.

Mit Hilfe derartiger Absaugventileinheiten wird verhindert, daß die Vakuumleitungen vollaufen bzw. absaufen. Deshalb kann das Unterdruckentwässerungssystem schon kurz nach einer Betriebsunterbrechung wieder seinen maximalen Abwasserdurchsatz errei­ chen. Nach einer Betriebsunterbrechung werden die Sammelräume, in denen sich große Abwassermengen aufgestaut haben, ausgehend von der Vakuumstation bis zum Errei­ chen der Strangenden nacheinander entleert, wobei der die Ventilöffnung begrenzende Druck in der Vakuumleitung jeweils dort gerade unterschritten wird, wo Sammelräume abgesaugt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der maximale Abwasserdurchsatz des Systems um bis zu 50% geringer als der Spitzenabwasseranfall. Das hat zur Folge, daß bei Spitzenabwasseranfall Abwasser zumindest in den Sammelräumen am Strangen­ de angestaut wird. Wenn der Abwasseranfall zurückgeht, arbeitet das System noch eine Weile mit maximalem Abwasserdurchsatz, bis auch die äußersten Sammelräume entleert sind. Der maximale Abwasserdurchsatz liegt zwischen 0,004 l/(Exs) und 0,008 l/(Exs) und ist damit immer noch vielfach größer als der mittlere tägliche Abwasseranfall von 0,0017 l(Exd). Vorteilhaft ist, daß zum einen über eine vergleichsweise lange Zeitdauer in den Leitungsabschnitten mit dem Höhenprofil II gesichert die für das Reinigen der Leitungen erforderliche Strömungsgeschwindigkeit von 0,7 m/s kontinuierlich über­ schritten wird und zum anderen das System für einen geringeren Maximaldurchsatz dimensioniert werden kann, was preisgünstiger ist. Voraussetzung für eine derartige Dimensionierung ist allerdings, daß das Luft/Wasser-Verhältnis bei der zeitweiligen, gewollten Systemüberlastung mit eingestauten Sammelräumen nicht wesentlich zurück­ geht.

Vorteilhaft werden in weiterer Ausgestaltung der Erfindung an Strangenden und nach Erweiterungen der Leitungsdurchmesser beim Höhenprofil I Absaugventileinheiten mit einem besonders hohen Luft/Abwasser-Verhältnis eingesetzt. Bei den marktüblichen Absaugventileinheiten ist das Luft/Wasser-Verhältnis über die Ventilöffnungszeit ein­ stellbar. Je mehr Luft eingesaugt wird, desto größer ist die verfügbare Energie. Die an den Strangenden eingesaugte Luft muß das Abwasser über die weiteste Entfernung transportieren, weshalb deren Energieinhalt optimal nutzbar ist.

Hingegen verpufft die mit der in der Nähe der Vakuumstation eingesaugten Luft zugeführte Energie sinnlos dadurch, daß sie das Abwasser mit unnötig hoher Ge­ schwindigkeit fördert. Zu berücksichtigen ist außerdem, daß für große Luftdurchsätze auch große Leitungen notwendig sind, wenn die Strömungsgeschwindigkeit nicht unnötig groß werden soll. Darum und aus Gründen der Energieeinsparung ist es sinnvoll, insgesamt nur wenig Luft und diese vorwiegend am Ort ihrer größten Wir­ kung einzusaugen. Eine erhöhte Luftzufuhr nach einer Erweiterung der Leitungsquer­ schnitte ist vorteilhaft, um auch in der größeren Leitung periodisch ausreichende Strömungsgeschwindigkeiten sicherzustellen. Dann ist es möglich, in der gesamten entsprechend des Höhenprofiles I verlegten Leitungslänge, unabhängig vom Innendurch­ messer des Leitungsabschnitts, eine Strömungsgeschwindigkeit in der Größenordnung von 1 m/s vorzusehen, die zum Aufwirbeln von Schlammablagerungen voll ausreicht. Durch die Vermeidung von wesentlich höheren Strömungsgeschwindigkeiten in den Leitungsabschnitten vor der Erweiterung werden die hydrodynamischen Druckverluste gering gehalten.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind beim Übergang auf Höhen­ profil II oder bei Erweiterung der Leitungsdurchmesser im Bereich des Höhenprofiles II Belüftungsstationen angeordnet, durch die periodisch für eine längere Zeitdauer so viel Luft in die Vakuumleitung eingelassen wird, daß stromabwärts eine für eine Auf­ wirbelung von Schlammablagerungen ausreichende Strömung erzeugt wird. Falls nicht auf andere Weise sichergestellt werden kann, daß im Bereich des Höhenprofiles H peri­ odisch ausreichende Spülgeschwindigkeiten von über 0,7 m/s erreicht werden, beispiels­ weise in Ferienorten mit über lange Zeiträume wenigen Einwohnern außerhalb der Saison oder bei langen Strängen mit nur wenigen angeschlossenen Einwohnern, ist das Vorsehen von vorzugsweise automatisch zeitgesteuerten Belüftungsstationen vorteilhaft. Zwar ist während der Belüftung das System stromaufwärts der Belüfterstationen zeitweilig außer Betrieb gesetzt, da die Belüftung aber vorzugsweise während der Nachtstunden mit geringem Abwasseranfall erfolgt, entstehen daraus keine Probleme. Die Belüfterstationen umfassen vorzugsweise ein zeitgesteuert sich öffnendes Belüf­ tungsventil, dessen Querschnitt entsprechend des erforderlichen Luftdurchsatzes zu wählen oder einzustellen ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist jeweils ein Leitungsabschnitt mit einem Tiefpunkt und einem nachfolgenden Hochpunkt aus einem einzigen warm verformten Kunststoffrohr gebildet. Das ist kostengünstiger und sicherer hinsichtlich der Langzeit­ dichtheit als das Zusammenfügen handelsüblicher Fittings. Außerdem ermöglicht es die Herstellung weitgehend beliebig gestalteter Leitungsformen und Abmessungen ohne abrupte Richtungsänderungen. Da beim Höhenprofil I und II der Abstand zwischen den Tiefpunkten und den nachfolgenden Hochpunkten auf wenige Meter beschränkt ist, können die Leitungsabschnitte aus handelsüblichen Rohren hergestellt werden. Bei der Warmverformung, die überlicherweise bei in heißer Flüssigkeit eingetauchtem Rohr erfolgt, wird zur Vermeidung von Einknicken ein innerer Überdruck eingestellt oder wird das Rohr mit Sand gefüllt.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen -für sich und/oder in Kom­ bination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden Ausführungsbeispiels.

Es zeigen:

Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung eines Ausschnitts eines ersten Abschnitts einer Vakuumleitung im Bereich eines Tief- und Hochpunktes und

Fig. 2 einen Ausschnitt eines zweiten Abschnitts einer Vakuumleitung im Bereich eines Tief- und Hochpunktes.

In den den Fig. 1 und 2 zu entnehmenden Ausschnitten einer Vakuumleitung (28) einer Unterdruck-Abwasseranlage wird das Abwasser in Pfeilrichtung transportiert. In Fig. 1 ist ein als Höhenprofil I mit dem Bezugszeichen (10) versehener Ausschnitt eines ersten Abschnitts der Vakuumleitung dargestellt, der fern zu einer Vakuumquelle verläuft. Demgegenüber ist ein als Höhenprofil II bezeichneter und im Ausschnitt mit dem Bezugszeichen (100) versehener zweiter Abschnitt in Bereichen verlegt, die nahe einer Unterdruckquelle bzw. Vakuumstation verlaufen. Jeder Ausschnitt der Abschnitte (10) bzw. (100) umfaßt einen Tiefpunkt (12) bzw. (112) und einen Hochpunkt (14) bzw. (114).

In den Fig. 1 und 2 ist jeweils im Bereich des Tiefpunkts (12) bzw. (112) eine Ab­ wasserportion (16) bzw. (116) dargestellt, die sich maximal im Ruhezustand ansammeln kann. In Strömungsrichtung folgt jeweils einem Tiefpunkt (12), (112) ein Hochpunkt (14), (114).

Während beim Tiefpunkt (12) des Höhenprofiles I (10) die Abwasserportion (16) den Leitungsquerschnitt füllt und damit einen Wasserverschluß bildet, bleibt beim Höhen­ profil II (100) auch am Tiefpunkt (112) über dem Wasserspiegel (102) ein kleiner Strö­ mungsquerschnitt (104) frei, durch den Luft (18) strömen kann. Beim Höhenprofil I (10) wirkt ein hydrostatischer Druckhöhenverlust, bei dem dargestellten Höhenprofil II (100) hingegen nicht. Beim Höhenprofil I (10) ist die Lage des stromaufwärtigen Wasserspiegels (20) vor dem Tiefpunkt (12) tiefer als die Lage des stromabwärtigen Wasserspiegels (22) hinter dem Tiefpunkt (12). Der maximale hydrostatische Druckhö­ henverlust h entspricht der Höhendifferenz der Wasserspiegel (20), (22), die gleich der Höhendifferenz zwischen der Rohrsohle (24) am Hochpunkt (14) und des Rohrscheitels (26) am Tiefpunkt ist.

Beim dem dargestellten Höhenprofil II (100) ist diese Höhendifferenz negativ und es existiert kein hydrostatischer Druckhöhenverlust h.

Die Steighöhe H ist die Differenz der Höhenlagen am Hochpunkt (14) bzw. (114) und am Tiefpunkt (12) bzw. (112), wenn die Steighöhe H größer ist als der Innendurch­ messer d der Vakuumleitung (28), kann sich bei maximalem Volumen der Abwasser­ portion (16) ein Wasserverschluß ausbilden, dessen maximaler Druckhöhenverlust h = H-d ist. Das maximale Volumen der Abwasserportion (16) ist dann erreicht, wenn der Wasserspiegel (22), (102) auf die Höhe der Rohrsohle (24) bzw. (124) am Hochpunkt (14) bzw. (114) angestiegen ist, weil dann Abwasser über den Hochpunkt (14) bzw. (114) abfließt.

Im Ruhezustand, bei dem in der Vakuumleitung (28) weder Luft noch Abwasser strömt, stellt sich entlang der Vakuumleitung (28) ein Druckgradient ein, wobei der Druck vom Strangende in Richtung zur Vakuumstation, also in Transportrichtung, bei jedem Wasserverschluß um dessen hydrostatischen Druckhöhenverlust abfällt. Da im Normal­ fall die Abwasserportionen (16) nicht ihr maximales Volumen erreichen, ist der hydro­ statische Druckhöhenverlust h geringer als deren Maximalwert H-d bei maximal mit Abwasser gefüllter Vakuumleitung (28). Bei der Dimensionierung eines Druckentwäs­ serungssystemes sollte aber vorsichtshalber die maximal verfügbare Druckdifferenz P zwischen den Strangenden und der Vakuumstation, die in der Größenordnung von 40 kPa liegt, nicht geringer sein als die Gesamtsumme aller in einem Strang vorhandener maximalen hydrostatischen Druckhöhenverluste h.

Im Ruhezustand ist die Lage des stromaufwärtigen Wasserspiegels (20) vor einem Wasserverschluß höhengleich mit dem Scheitel (26) der Vakuumleitung (28) am Tiefpunkt. Wäre sie tiefer, würde Luft durch die Abwasserportion (16) hindurchgelan­ gen. Würde sie höher steigen, so müßte die Luft (18), die in der Vakuumleitung zwi­ schen dem Tiefpunkt (12) und dem nicht dargestellten vorhergehenden Hochpunkt eingeschlossen ist, komprimiert werden. Weil dadurch die Druckdifferenz vor und nach dem Hochpunkt anstiege, müßte zur Einhaltung eines Gleichgewichtszustandes auch der hydrostatische Druckhöhenverlust zunehmen, wegen der Verringerung der Höhen­ lagendifferenz der Wasserspiegel (20), (22) nähme jener aber tatsächlich ab. Das widerspräche der Gleichgewichtsbedingung im Ruhezustand.

Um das maximale Volumen der Abwasserportion (16) beim Höhenprofil I (10) mög­ lichst gering zu halten, fällt die Vakuumleitung (28) unmittelbar vor dem Tiefpunkt (12) steil ab. Die Entfernung zwischen dem Punkt (30), bis zu dem sich die Abwasserportion (12) stromaufwärts erstrecken kann, und der höhengleich mit dem Scheitel (26) am Tiefpunkt (12) ist, und dem Tiefpunkt (12) und damit das Volumen der Abwasser­ portion (16) ist umso geringer, je steiler die Vakuumleitung (28) dazwischen fällt. Je geringer das Volumen ist, desto geringer ist auch der erforderliche Energiebedarf zum Beschleunigen der Abwasserportion (16).

Die Höhendifferenz zwischen der Wasserspiegellage (22) an der Rohrsohle (24) des Hochpunktes (14) und dem Punkt (30) ist gleich dem maximalen hydrostatischen Druckhöhenverlust und beträgt H-d. Bei ebenem Gelände mit jeweils höhengleichen Hoch- (14) und Tiefpunkten (12) fällt die Vakuumleitung zwischen dem vorhergehen­ den Hochpunkt und dem Punkt (30) um diese Höhendifferenz H-d flach ab. Bei einem Mindestgefälle von 0,2% beträgt die maximale Länge dieses flach abfallenden Lei­ tungsabschnitts (32) 500 × (H-d) = 500 × h. Bei einem Druckhöhenverlust h von 10 cm, der einer hydrostatischen Druckdifferenz p des Wasserverschlusses von 1 kPa entspricht, ist diese Länge maximal 50 m. Unter Vernachlässigung der ja möglichst kurzen, vergleichsweise steil ansteigenden Entfernungen zwischen den Tief- (12) und Hochpunkten (14) ist die Gesamtstranglänge auf (P/p) × 500 × h. Damit ist bei P = 40 kPa die mit dem Höhenprofil I (10) erreichbare Gesamtstranglänge auf ungefähr 2000 m beschränkt.

Um längere Stränge verwenden zu können, muß der nach Höhenprofil I (10) verlegte Strangabschnitt wesentlich kürzer sein als 2 km. Zwischen diesem und der Vakuum­ station wird ein weiterer Strangabschnitt nach dem Höhenprofil II (100) verlegt, der keine hydrostatischen Druckhöhenverluste aufweist, sofern er keine Wasserverschlüsse enthalten kann. Allerdings kann es auch beim Höhenprofil II Wasserverschlüsse geben, wenn die Steighöhe H größer ist als der Rohrinnendurchmesser d. Das wird insbeson­ dere dort der Fall sein, wo Anstiege der Geländehöhe in Fließrichtung vorhanden sind. Es ist aber möglich, die auf die Leitungslänge bezogene Gesamtsumme der hydro­ statischen Druckhöhenverluste sehr viel geringer zu halten, als beim Höhenprofil I.

Beim Höhenprofil II (100) ist der Anstieg zwischen einem Tiefpunkt (112) und dem nachfolgenden Hochpunkt (114) vorzugsweise steil und kurz ausgebildet. Der abfallende Leitungsabschnitt (132) zwischen dem nicht dargestellten Hochpunkt und dem Tiefpunkt (112) ist hingegen möglichst lang und flach. Bei einem minimalen Gefälle von 0,2% ist dessen Länge maximal 500 × H. Will man im ebenen Gelände Wasserverschlüsse vermeiden, weil man sparsam mit dem verfügbaren Differenzdruck P umgehen will, sollte man Wasserverschlüsse ausschließen und H d vorsehen. Dann ist die Maximal­ länge des abfallenden Leitungsabschnitts (132) 500 × d, bei einem Innendurchmesser d von beispielsweise 150 mm ist sie 75 m.

Das vor dem Hochpunkt (114) angesammelte Abwasser (116) beim Höhenprofil II (100) erstreckt sich bis zum Punkt (130). Der Abstand zwischen dem Punkt (130) und dem Tiefpunkt (112) beträgt sodann beim Höhenprofil 11(100) 500 × H oder 500 × d, je nach dem ob der Wert H oder der Wert d kleiner ist. Im Extremfall, also wenn H = d ist, fällt der Punkt (130) mit der Rohrsohle (124) am Hochpunkt (114) zusammen. In diesem Fall ist die Leitung (28) maximal bis zur Hälfte mit Abwasser (116) gefüllt. In diesem Fall ist das Volumen der Abwasserportion sehr groß.

Claims (15)

1. Unterdruck-Abwasseranlage für die Entwässerung von z. B. Siedlungen um­ fassend eine Vakuumleitung, an die einerseits zumindest eine Vakuumquelle und andererseits über Absaugventile Abwasseranfallstellen zum schubweisen An­ saugen von Abwasser und Luft anschließbar sind, wobei die Vakuumleitung (28) mit einem Ansammlungen von Abwasser ermöglichende Tiefpunkte (12, 112) sowie Hochpunkte (14, 114) aufweisenden Höhenprofil verlegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumleitung (28) erste und zweite Abschnitte (10, 100) mit vonein­ ander abweichendem geometrischen Verlauf der Vakuumleitung im Bereich der Tiefpunkte (12, 112) und Hochpunkte (14, 114) umfaßt, wobei im Ruhezustand die maximale Ansammlung (16) von Abwasser im Bereich der Tiefpunkte (12) des ersten Abschnitts (10) der Vakuumleitung ein Volumen aufweist, das kleiner als das im Bereich der Tiefpunkte (112) des zweiten Abschnitts (100) der Vaku­ umleitung ist.

2. Unterdruck-Abwasseranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das maximale Volumen der Ansammlung (16) im Bereich der Tiefpunkte (112) des zweiten Abschnitts (100) der Vakuumleitung zumindest in etwa 1,5fach größer als das maximale Volumen der Ansammlung (116) im Bereich der Tiefpunkte (12) des ersten Abschnitts (10) der Vakuumleitung ist.

3. Unterdruck-Abwasseranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Vakuumleitung im Bereich der Tiefpunkte (12) und Hoch­ punkte (14) des ersten Abschnitts (10) derart ausgebildet ist, daß sich die An­ sammlung (16) des Abwassers im Ruhezustand etwa 1 bis 3 Meter stromauf­ wärts des Tiefpunkts erstreckt.

4. Unterdruck-Abwasseranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Vakuumleitung im Bereich der Tiefpunkte (112) und Hochpunkte (114) des zweiten Abschnitts (100) derart ausgebildet ist, daß sich die Ansammlung (116) des Abwassers im Ruhezustand zumindest 5 Meter, vor­ zugsweise 20 bis 100 Meter stromaufwärts des Tiefpunkts erstreckt.

5. Unterdruck-Abwasseranlage nach zumindest einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (10) zur Vakuumquelle fernliegend verläuft und derart ausgebildet ist, daß das Abwasser und die Luft schubweise über die Tiefpunkte (12) und Hochpunkte (14) förderbar ist.

6. Unterdruck-Abwasseranlage nach zumindest einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (100) der Vakuumleitung in bezug auf die Vakuum­ quelle naheliegend verläuft und derart ausgebildet ist, daß das Abwasser und die Luft zumindest einmal pro Tag kontinuierlich förderbar ist.

7. Unterdruck-Abwasseranlage nach zumindest einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts betrachtet die Vakuumleitung des ersten Abschnitts (10) im Bereich aufeinanderfolgender Tief- und Hochpunkte (12, 14) einen U-förmigen Verlauf mit ungleichen Schenkeln aufweist, wobei der längere Schenkel den Tiefpunkt mit dem Hochpunkt verbindet und der kürzere Schenkel sich strom­ aufwärts erstreckt.

8. Unterdruck-Abwasseranlage nach zumindest einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung betrachtet die Vakuumleitung des zweiten Abschnitts (100) im Bereich aufeinanderfolgender Tief- und Hochpunkte (112, 114) einen S-förmigen Verlauf zeigt.

9. Unterdruck-Abwasseranlage nach zumindest einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts betrachtet der Abstand zwischen einem Tiefpunkt (12) und einem nachfolgenden Hochpunkt (14) des ersten Abschnitts (10) der Vakuumlei­ tung in etwa dem 2- bis 20-fachen vom Innendurchmesser der Vakuumleitung in diesem Bereich entspricht.

10. Unterdruck-Abwasseranlage nach zumindest einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts betrachtet der Abstand zwischen einem Tiefpunkt (112) und dem nachfolgenden Hochpunkt (114) des zweiten Abschnitts (100) der Vaku­ umleitung in etwa dem 1- bis 10-fachen vom Innendurchmesser der Vakuumlei­ tung in diesem Bereich entspricht.

11. Unterdruck-Abwasseranlage nach zumindest einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Höhenprofil des ersten Abschnitts (10) der Vakuumleitungen in Strö­ mungsrichtung betrachtet derart ausgebildet ist, daß die Vakuumleitung in ebenem Gelände zwischen einem Hochpunkt und nachfolgendem Tiefpunkt zunächst mit einem geringen Gefälle von zumindest 0,2% und unmittelbar vor dem Tiefpunkt um eine Höhe von in etwa dem Innendurchmesser der Vaku­ umleitung in diesem Bereich mit einem Gefälle von zumindest 3% abfällt und zwischen dem Tiefpunkt (12) und dem nachfolgenden Hochpunkt (14) um eine Strecke von zumindest dem doppelten Innendurchmesser der Vakuumleitungen in diesem Bereich mit einer Steigung von zumindest 3% ansteigt.

12. Unterdruck-Abwasseranlage nach zumindest einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Höhenprofil des zweiten Abschnitts (100) der Vakuumleitung strom­ abwärts betrachtet derart ausgebildet ist, daß die Vakuumleitung in ebenem Gelände zwischen einem Hochpunkt und nachfolgendem Tiefpunkt mit einem geringen Gefälle von zumindest 0,2% abfällt und zwischen dem Tiefpunkt (112) und dem nachfolgenden Hochpunkt (114) mit einer Steigung von zu­ mindest 3% um eine Höhe von maximal 2 Innendurchmesser der Vakuumlei­ tung in diesem Bereich, vorzugsweise von in etwa einem Innendurchmesser der Vakuumleitung ansteigt.

13. Unterdruck-Abwasseranlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumleitung des zweiten Abschnitts (100) zwischen einem Tiefpunkt (112) und dem nachfolgenden Hochpunkt (114) um eine Höhe kleiner gleich einem Innendurchmesser der Vakuumleitung in diesem Bereich ansteigt.

14. Unterdruck-Abwasseranlage nach zumindest einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Übergang von dem ersten Abschnitt (100) der Vakuumleitung zu dem zweiten Abschnitt (100) oder bei Querschnittsvergrößerungen der Vakuumleitung Belüftungsstationen zum Einlassen von Luft derart angeordnet sind, daß strom­ abwärts eine für einen Aufwirbelung von Schlammablagerungen ausreichende Strömung erzeugbar ist.

15. Unterdruck-Abwasseranlage nach zumindest einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein einen Tiefpunkt (12, 112) und einen nachfolgenden Hochpunkt (14, 114) umfassender Abschnitt (10, 100) der Vakuumleitung aus einem warmverformten Kunststoffrohr besteht.