KL - 14. Abwassertechnik

Aufbereiten und Verteilen von Seewasser, Grundwasser und Quellenwasser als Trinkwasser.

Sammeln und Ableiten von Abwässern aus Siedlungsgebieten

Reinigungen der Abwässer in Abwasserreinigungsanlagen ARA (Kläranlagen).

Im Vordergrund der Entwässerung stand die Sauberkeit des Wassers in Seen und Flüssen. Durch zunehmende Überbauung der Bauzonen zeigten sich aber auch die negativen Folgen dieser einseitigen Ausrichtung: Versiegelung von immer mehr Oberflächen führte bei Regen zu Überschwemmungen. Weil Schmutz- und Regenabwasser zusammen der Kläranlage zugeführt wurden, entstand eine hohe Verdünnung des Abwassers dies führte zum Bau grosser Kläranlagen. Bei grossem Regen musste das Wasser oft unbehandelt in die Seen geleitet werden.

• Rückhaltung (Retention) von Regenwasser nach Regenfällen.
• Versickerung von Regenwasser
• Auswirkungen der Abflüsse von befestigten Oberflächen (Asphalt, Kies, Beton) auf die Gewässer in quantitativer und qualitativer Hinsicht.

• Norm SIA 190
• Kanalisation
• SN 592 000
• EU-Norm EN 1610

Gebäudeentwässerung: Entwässerungssystem innerhalb eines Gebäudes. Grundstücksentwässerung: Entwässerungssystem ausserhalb eines Gebäudes bis zur, Grundstückgrenze. Grundleitung innerhalb des Gebäudes.

Entwässerungssystem zur Zusammenführung von mehreren Grundstückentwässerungen. Abwasserreinigungsanlagen (ARA)

Der GEP (Genereller Entwässerungsplan) ist die Voraussetzung für eine optimale Siedlungsentwässerung und einen möglichst natürlichen Wasserhaushalt. Er wird von Gemeinden erstellt. Unverschmutztes Abwasser (sauberes Regenwasser und Reinabwasser) im Einzugsgebiet versickert und/oder durch Retention einem Vorfluter zugeleitet. Er ist ein Planungsinstrument, welches die Bautätigkeit im Abwasserbereich einer Gemeinde während Jahrzehnten bestimmt. Vorgesehen sind drei umfangreiche Planungsschritte: Aufnahme und Beurteilung des Ist-Zustands, Erstellen eines Massnahmenplans, Gesamtplanung

• Anschlussleitung
• > Kanal
• > Sammelleitung
• > Kontrollschacht
• > Hauptsammelkanal
• > ARA
• > Vorfluter

• Anschlussleitung
• > Versorgungsleitung
• > Hauptleitung
• > Reservoir
• > Zubringerleitung

Die Wahl des Systems hängt von der Geschichte des Kanalisationsbaus, von den örtlichen Verhältnissen und Möglichkeiten und nicht zuletzt von politischen entscheiden ab.

Misch: Damit die Kläranlage bei grossen und lang anhaltenden Regenfällen nicht überlastet wird, ist das Vorschalten von speziellen Regenbecken und/oder Regenüberläufen notwendig. Ab einer bestimmten Regenintensität führen diesen den Überschuss an stark verdünntem Abwasser kurzfristig einem Vorfluter zu. Trenn: Die Schmutzwasserleitungen haben die häuslichen, gewerblichen und industriellen Abwässer der örtlichen ARA (Kläranlage) zuzuführen. Die Regenabwasserleitungen nehmen Dach-, Strassen-, Kühl- und Sickerwasser auf und leiten diese in den nächsten Vorfluter oder in eine Versickerungsanlage.

• + Erhält nur Schmutzwasser, damit gleichmässiger Zulauf. Klärtechnisch gut.
• + Regenbecken zur Entlastung nicht erforderlich.
• + Kleinere Klärwassermenge.
• + Unverschmutztes Abwasser kann versickert werden.

• + Grössere Spülwirkung der Regenwetterabflüsse verringert die Unterhaltskosten.
• + Kanallänge nur etwas halb so lang.
• + Nur eine Anschlussmöglichkeit für Hausanschlüsse, keine Fehlanschlüsse möglich.
• + Nur ein Kanal. Gefälle kann kleiner sein.

• Durch Trocken- und Regenwetterzufluss unterschiedliche Belastung der Kläranlage.
• Klärtechnisch ungünstig.
• Grössere Klärwassermenge. Grössere Kläranlage.

• Zwei Kanäle nötig. Höhere Baukosten. Grösseres Gefälle erforderlich.
• Doppelte Kanallänge! Grössere Ablagerungen im Schmutzwasserkanal.
• Es sind Fehlanschlüsse möglich. z.B. Schmutzwasserleitung wird irrtümlich an die Regenwasserleitung angeschlossen!

• Ableiten des Abwassers vom Gebäude (WC, Wassermaschine usw., Regenwasser vom Dach)
• Ableitung des übrigen Abwassers, welches auf dem Grundstück anfällt (Teiche, Parkplätze, usw.)
• Die Planung ist in der Regel Sache des Architekten oder Sanitärplaners

• Beton
• Polymerbeton
• Stahlbeton
• Spannbeton
• PVC
• PE-HD
• PP
• Stahl
• Guss
• Faserzement
• GUP
• Steinzeug
• Naturstein
• Klinker

Sie verläuft vom Einsteigschacht auf dem Grundstück (Kontrollschacht) bis zum Anschluss an die Siedlungsentwässerung (Kanalisation).

Sammelleitung unter dem Kellerboden, im Erdreich oder in der Fundamentplatte, bis zum Einsteigschacht. Sie übernehmen das Abwasser aus den vertikalen Abwassersträngen der Gebäudeentwässerung (aus Lavabos, Duschen, WC usw.).

Er dient zur Kontrolle, Reinigung (Unterhalt) und Lüftung von Abwasserleitungen. Angeordnet wird er alle 40m, bei Gefälls-, Richtung- und Kaliberänderung und bei Materialwechsel.

Sammelt Wasser aus dem umliegenden Boden, das sich an Kellerwänden und Fundament staut. Das gefasste Sickerwasser ist, wenn möglich auf dem eigenen Grundstück zu versickern. Einleitung in die Kanalisation erfordern eine behördliche Bewilligung. Jede Leitung ist separat an einen Sickerabwassersammler anzuschliessen.

Durch die zunehmende Versiegelung der Oberfläche gibt es das Problem, von Überschwemmungen, da das Wasser nicht ablaufen kann. Da Rein-, Sicker- und Regenwasser aber nicht gereinigt werden hat das Versickernlassen von diesem Oberflächlichen Wasser Priorität. Dies kann erreicht werden durch die wasserdurchlässige Gestaltung von Wegen, Plätzen und Bahnstrassen. Ist dies aber nicht möglich, sind Versickerungsanlagen vorzusehen. Der Schacht wird bis auf die Tiefe der sickerfähigen Schicht gebaut, damit das Wasser versickern kann.

Sie dienen der Zurückhaltung von Regen- und Sickerwasser, dem Brechen von Abflussspitzen bei Regen und dem dosierten Abfliessen mit zeitlicher Verzögerung. Dafür eignen sich Gartenweiher, Teichanlagen, Geländemulden, durchlässige Park- und Vorplätze oder spezielle Behälter. Merkmale: Der Durchmesser des Ablaufs ist kleiner als der des Zulaufs oder der Ablauf ist höher angeordnet als der Einlauf.

Der Mineralölabscheider (Benzinabscheider), Der Fettabscheider

Er entfernt tierische Fette und pflanzliche Öle, welche in der Kanalisation erstarren können, aus dem Abwasser. Die Abwassertemperatur im Auslauf darf 30° C nicht überschreiten, sonst ist das Abscheidegut im Wasser gelöst.

Es ist vorgeschrieben bei Tankstellen, Parkdienstanlagen, Autoservicestellen usw. Das Öl steigt auf in den Sammelraum, schwere Stoffe sinken in den Schlammraum. Dem Mineralölabscheider ist ein sog. Schlammfang vorzuschalten. Wie der Schlammsammler besteht der Schlammfang aus einem Betonrohr mit Deckel sowie Ein- und Auslauf, hingegen fehlt der Tauchbogen. Grobe Stoffe (v.a. Sand) sinken auf den Boden. Er muss periodisch entleert werden.

Nicht immer ist man in der vorteilhaften Situation, dass alles Abwasser aus einem Gebäude über die Grundleitungen mit genügend Gefälle zum Kontrollschacht und zur Kanalisation abfliessen kann. Bei tief unterkellerten Liegenschaften ist das Abwasser, welches nicht mit natürlichem Gefälle der Kanalisation zugeführt werden kann, mittels Pumpen auf die nötige Höhe zu befördern. Im Allgemeinen werden dazu Tauchpumpen verwendet.

SN 592000; Die erforderlichen Rechenwerte können zum Teil dieser Norm entnommen werden. Die Richtige Bemessung gewährleistet das störungsfreie Abfliessen des Abwassers. Die massgebende Abwassermenge setzt sich zusammen aus: dem massgebenden Schmutzwasserabfluss QWW, Regenwasserabfluss QR und Dauerabfluss QC

Auftrieb, statischer Grundbruch, hydraulischer Grundbruch, Standfestigkeit Graben, Wasser/Hangwasser, Stabilität Baugrube/Gelände

Der offensichtliche Nachteil der offenen Kanalbauweise besteht - in besiedeltem Gebiet - in den starken Behinderungen des Strassenverkehrs durch Umleitungen, Absperrungen usw. Diese Nachteile werden durch den grabenlosen Kanalbau weitgehend behoben. DIe Rohrleitungen wer- den durch spezielle Verfahren durch den Untergrund gepresst oder gebohrt. Die Vorteile liegen auf der Hand: Schonung der Natur, bei der Linienführung ist man nicht an den Strassenraum gebunden, geringe Lärmbelastung.

Hydraulisches Vorpressverfahren, Bodendurchschlag mit Erdrakete, Stahlrohr rammen

Hier werden die Rohre vom 1. zum 2. Schacht gepresst. Im Pressschacht wird die Hebevorrichtung installiert, mit dem Gerät und Rohre abgesenkt und das Aushubmaterial herausgefördert. Der Zielschacht dient zur Entnahme des Richtschildes und der Abbaugeräte

Die „Rakete“ arbeitet sich mit Hilfe von Druckluft aus einem gewöhnlichen Baukompressor mit hoher Schlagzahl selbsttätig durch den Untergrund. Der maximale Rohrdurchmesser beträgt 150mm.

Der Schlaghammer wird ebenfalls mit Druckluft betrieben. Sobald ein Rohr weit genug ins Erdreich vorgetrieben ist, wird das nächste Rohrstück angeschweisst und die Rakete erneut am Rohrende angebracht. Das Stahlrohr füllt sich beim Vortrieb mit Erdmaterial, das mit Hilfe eines Hochdurckspülwagens oder mit Druckluft herausgelöst wird. Es ist weitgehend Material unabhängig. Die eingerammten Stahlrohre bleiben im Boden und dienen als Schutzrohr für Leitungen aller Art.

Er dient zur Kontrolle, Reinigung (Unterhalt) und Lüftung von Abwasserleitungen. Angeordnet wird er alle 80-100m, bei Gefälls-, Richtung- und Kaliberänderung und bei Materialwechsel.

Der Vereinigungsschacht hat die Aufgabe, Zuflüsse aus verschiedenen Siedlungsgebieten zu vereinen und abzuleiten. Um Rückstau in den ankommenden Leitungen zu vermeiden, wird im Vereinigungsschacht in der Regel ein Stück angelegt, um die Wassergeschwindigkeit zu erhöhen.

Sie dienen der Überwindung von Höhenunterschieden innerhalb eines Schachtbauwerks.Varianten: Absturzschacht mit Untersturz, Absturzschacht mit Prallwand, Wirbelfallschacht

Bei grossen Regenfällen entlastet er die Kanalisation. Das Wasser wird gesammelt und bei Trockenwetter abgeleitet.

Es speichert das Wasser und läuft nicht über wenn es voll ist. Somit wird das verdünnte Schmutzwasser nicht dem Vorfluter zugeführt. Variationen: Regenrückhaltebecken, Regenüberlaufbecken, Regenklärbecken

Am häufigsten werden Pumpen dort eingesetzt, wo das Abwasser nicht mit dem natürlichen Gefälle abgeleitet werden kann (z.B. wenn das Wasser aufwärts gepumpt werden muss).

Der Auslauf des Abwassers in den Vorfluter erfolgt durch spezielle konstruierte Bauwerke. Es ist dafür zu sogen, dass der Abfluss des Vorfluters nicht beschädigt. Das Abwasser soll sich so rasch wie möglich mit dem Wasser des Vorfluters vermischen

Um die Kläranlage bei stärkeren Regenfällen nicht zu überlasten, muss spätestens vor der ARA ein Regenklärbecken mit Überlauf zum Vorfluter vorgeschaltet werden.

• Mechanische Reinigung (Rechen, Sandfang, Vorklärbecken)
• Biologische Reinigung (Belebungsbecken, Nachklärbecken)
• Chemische Reinigung (Phosphatfällung)
• Weitergehende Reinigung (chemisch-physikalische Phosphatfällung)

• Einlauf
• > Evtl. Pumpwerk
• > Rechenanlage
• > Sandfang
• > Vorklärbecken
• > Denitrifikation
• > Chemische Reinigung
• > Nachklärbecken
• > Evtl. Filtration
• > ab zum Vorfluter

• Grob: Einlauf
• > Rechenanlage
• > Sandfang
• > Sandfang
• > Vorklärbecken

Hier wird eine grössere Menge von Feststoffen (Holz, Papier usw.) entfernt.

Hier setzt sich der Sand und wird abgetrennt.

Durch eine möglichst gleichmässige Strömung wird hier in einem (rechteckigenoder runden) Becken jene Feststoffe abgesetzt, welche vorher nicht ausgeschieden wurden.

Im Abwasser schwimmen riesige Mengen von Kleinstlebewesen (Mikroorganismen) und Bakterien. Neben den vom Auge sichtbaren Stoffen, welche durch die mechanische Reinigung entfernt wurden gibt es noch gelöste Stoffe. Welche durch die Biologische Reinigung entfernt werden. Im Abwasser schwimmen riesige Mengen von Kleinstlebewesen (Mikroorganismen) und Bakterien. Die- se ernähren sich von den im Wasser gelösten Feinstoffen, den Kolloiden. Je besser man diese Lebewesen unterhält, desto mehr fressen sie und desto stärker vermehren sie sich. Dazu brauchen sie Sauerstoff. Die biologische Reinigung besteht nun darin, diesen Kleinstlebewesen optimale Lebensbedingungen zu bieten, indem man sie mit genügend Sauerstoff versorgt. Dieser Prozess ist der gleiche, der unsere Gewässer auf natürliche Weise selbst reinigt. Dort wo dieser Selbstreinigungsprozess beeinträchtigt oder unterbunden wird, „stirbt“ das Gewässer, es erstickt.

Man gibt dem Abwasser Sauerstoff hinzu, dies führt dazu, dass die Bakterien (Kleinstlebewesen) wachsen und die Schmutzstoffe als Nahrung verbrauchen.

Das mechanisch vorgereinigte Abwasser wird mit einem Drehsprenger über Steine unterschiedlicher Korngrösse verrieselt. Hier haften die Bakterien als so genannter biologischer Rasen an den Steinen. Nach dem Durchsickern der Tropfkörperfüllung ist das Abwasser biologisch gereinigt.

Der Zweck der chemischen Reinigungsstufe ist die Ausscheidung der Phosphate aus dem Abwasser. Dabei wird eine geeignete chemische Reaktion ausgelöst. Es werden dem Abwasser kleine Mengen eine Eisensulfatlösung beigegeben. Die Phosphate verbinden sich mit diesen Chemikalien zu Flocken, die sich als Schlamm absetzen und der Schlammbehandlung zugeführt werden.

Mit den drei beschriebenen Reinigungsstufen (mechanisch, biologisch, chemisch) kann das Abwasser in den meisten Fälle genügend gereinigt werden. In einzelnen Fällen genügen diese drei Stufen nicht, deshalb verwenden heute mehr und mehr Anlagen:Filtration, Nitrifikation und Denitrifikation

Hier durchfliesst das Abwasser mehrschichtige Filterkörper aus feinkörnigem Quarzsand, Blähschiefer oder Anthrazitkohle. Flocken und feine Schwebestoffe werden zurückgehalten.

Hierdurch wird der Stickstoff um 60-80% Reduziert, es geschieht in zwei Schritten: 1.Nitrifikation: Umwandlung zum hochgiftigen Nitrit durch Bakterien und anschliessend zum weniger giftigen Nitrat. Das Ammonium wird oxidiert. 2.Denitrifikation: Durch bestimmte Bakterien wird das Nitrat in Stickstoffgas umgewandelt. Dieses Gas kann in die Luft ausgeblasen werden.

Schlammhygienisierung; Während 30 min wird der Schlamm einer Hitze von 70° ausgesetzt, so dass die Krankheitskeime unschädlich gemacht werde. Nächste Station ist die...Faulanlage; Infolge von Sauerstoffentzug beginnt der Schlamm zu faulen. Nach 20 Tagen Faulzeit bei ca. 35° C wird der Schlamm in den nicht geheizten Nachfaulraum gepumpt. Durch Senkung der Temperatur werden die biologischen Prozesse gestoppt & bis zum Abtransport gelagert.

• Biofiltration
• Tuchfiltration

Dieses Verfahren ersetzt die vorgängig beschriebene biologische Reinigungsstufe samt Nitrifikation/Denitrifikation. In einem einzigen Reaktor wirken die bekannten Vorgänge: Belüftung, Zurückhalten der durch den Reinigungsprozess entstandenen Biomasse (Schlamm), Filtration der aufgeschwemmten Feststoffe und Nitrifikation/Denitrifikation.

• Das Filtertuch dient z.B.:
• Zur Rückhalten von Reststoffen & Reduktion des Phosphorgehaltes im Ablauf von Kläranlagen. Abtrennen von Feststoffen nach der chemisch-physikalischen Behandlung von Industriewässern. Ersatz der Nachklärung bei Biofilmreaktoren.