Mischwasserbehandlung mit AMISCREEN: Grobstoff-Rückhaltung mit 100 % Wirkungsgrad

Autor: Patricia Pfister , 30.06.2016

Die wirkungsvolle Mischwasserbehandlung in Kanalnetz-Entlastungsbauwerken gehört angesichts der Folgen des Klima­wandels zu den immer dringenderen Herausforderungen bei Abwassersystemen.

Dass extreme Niederschläge zur Überlastung von Mischwasser-Kanalisationssystemen führen, dürfte künftig eher der Normalfall als eine Ausnahme sein. Man kann aber die Kapazität von Abwassersystemen nicht auf stetig steigende Abflussspitzen auslegen. Die einzige technisch und ökonomisch realistische Lösung des Problems ist die Installation von Speicherkapazitäten in den Netzen. Das sich auch trotz dieser Puffer eine Entlastung von Niederschlagsspitzen in die Vorflut nicht vollständig unterbinden lassen wird, sind zugleich Grobstoff-Reinigungssysteme mit höchstem Wirkungsgrad gefragt, um die hydrologischen und ökologischen Folgen von Mischwasser-Entlastungen für die Fließgewässer so gering wie möglich zu halten. Das Maß der Effizienz in dieser Hinsicht ist aktuell die Grobstoff-Rückhaltung mit dem System Amiscreen.

Neue Generation Grobstoff-Rückhaltesystem
Amiscreen ist eine technologische Weiterentwicklung von Grobstoff-Rückhaltesystemen für Mischwasser-Entlastungen und wird von Amiantit Germany GmbH mit Staukanälen aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) kombiniert. Mit diesen in der patentierten Flowtite-Wickelrohrtechnik hergestellten Groß­­­rohren schaffen die GFK-Rohr-Experten aus Döbeln/Sachsen seit Jahren schnell und wirtschaftlich Speicherkapazitäten in vorhandenen und tendenziell überlasteten Misch­wasser-Kanalisationsnetzen. An geeigneten Punkten des überlasteten Netzes werden Teilstrecken aus Flowtite-Rohren in einer Nennweite eingebaut, die für den Normalbetrieb weit überdimensioniert ist. Bei Niederschlagsspitzen wird diese Überkapazität durch Einstau der Speicher genutzt und ein unkontrolliertes Überlaufen des Netzes verhindert. Nach Abklingen des Niederschlags läuft der Speicher im Freigefälle in das nachgelagerte Kanalnetz leer. Die extrem reibungsarmen Wände des Werkstoffs GFK unterbinden Anhaftungen und stellen sicher, dass alle sedimentierten Verschmutzungen in Richtung Kläranlage ausgetragen werden. Für den Fall, dass im Einzelfall auch diese Zusatzkapazitäten im Netz temporär nicht ausreichen, lassen sich die Speicherbauwerke – bei Amiantit sind das in Wickelrohrtechnik gefertigte GFK- Rohre bis DN 3000 – konstruktiv auch als Entlastungsbauwerk konzipieren.

Optimierte Leistung und Betriebssicherheit
Zentrale Vorgabe für alle Entlastungsbau­werke ist es von je her, die mit dem Niederschlag in Mischwassernetz eingetragenen Grobstoffe den gesetzlichen und normativen Vorgaben (ATV A 128) entsprechend zurück zu halten. Das Amiscreen-System ist die Antwort der Amiantit-Ingenieure auf die aus der Praxis bekannten Leistungsdefizite und Betriebsprobleme der bislang verwendeten „klassischen“ Systeme. Jahrzehntelang wurde diese Aufgabe durch einfache Tauchwände gelöst, die beim Gros der Rückhalteanlagen bis heute im Einsatz sind. In rund 10 Prozent der Systeme sind Rechen-besetzte Überlaufschwellen an die Stelle der Tauchwände getreten. Da der Abscheidewirkungsgrad der Rechen abhängig ist vom Verhältnis der Schwellenlänge zum Volumenstrom des entlasteten Mischwassers, führen solche linearen Lösungen entweder zu extrem langen Schwellen und sehr aufwändigen baulichen Konstruktionen oder es sind dem Wirkungsgrad der Anlage deutliche Grenzen gesetzt. Hinzu kommt, dass sich Rechen bei starker Strömungsgeschwindigkeit leicht mit Grobstoffen zusetzen. Das System arbeitet dann suboptimal und fällt früher oder später ganz aus. Dem lässt sich zwar durch automatische Reinigungseinrichtungen entgegen wirken, die Verstopfungen der Rechen mechanisch auskämmen. Damit löst man jedoch ein Problem, indem man ein neues schafft: Die Reinigungstechnik selbst ist recht wartungsintensiv und kann ihrerseits ausfallen, zumal hier in nassem Milieu mit elektrischen Komponenten gearbeitet wird. Außerdem sind solche Konstruktionen in der Investition sehr aufwändig und kosten im Betrieb stetig Strom.
 
Innovatives System
Bei der Entwicklung des Amiscreen-Grobstoffrückhaltesystems der Amiantit Germany GmbH wurde daher ein völlig anderer Ansatz gewählt. Die Rechenelemente des Grobstoffrückhaltesystems wurden von der kurzen Überlaufschwelle weg in den langen Stauraumkanal verlegt. Die Grobstoffrückhaltung erfolgt durch perforierte Rohre, die als Rechenelemente direkt im Rohrspeicher des Stauraumkanals angeordnet sind. Sie sind an ihrem stauraumseitigen Ende verschlossen und münden offen in den oberen Teil des Entlastungsschachtes. Da dieser Schacht zum Stauraum hin geschlossen ist, kann Wasser lediglich durch die Rechenelemente einfließen und ausschließlich über den dort integrierten Überlauf abfließen. Das unterhalb der Entlastungskammer liegende Zulaufrohr zum Stauraumkanal wird geschlossen durch den Entlastungsschacht geführt und das Mischwasser dadurch direkt in den Stauraumkanal eingeleitet. Das gesamte Mischwasser kann daher ausschließlich nur durch die perforierten Rechenelemente durch zur Entlastung fließen. Bei Trockenwetter, wenn der Zufluss niedriger als der Drosselabfluss ist, arbeitet das System wie ein normaler Stauraumkanal. Wenn bei Regenwetter der Zufluss den Drosselabfluss übersteigt, wird der Stauraumkanal allmählich mit Mischwasser gefüllt. Der Wasserspiegel steigt dann langsam in den großen Speicherrohren an. Wenn der Speicher zur Hälfte gefüllt ist, fließt das Wasser mit einer ebenso geringen Steig- und Fließgeschwindigkeit durch die Rechenelemente hindurch. In Abhängigkeit der gewünschten mechanischen Reinigungsleistung kann die Perforation als vernetzt, gelocht oder geschlitzt ausgeführt werden. Zur optimalen Reinigung ist die Sicherstellung einer ausreichend hohen freien Perforationsgesamtfläche notwendig. Damit wird eine sehr geringe Durchflussgeschwindigkeit erzielt und die im Stauraumkanal verdünnten, frei schwimmenden Schmutzstoffe werden nicht in die Perforation gepresst. Das Mischwasser wird somit durch die Perforation, anders als beim klassischen Rechen, nahezu druckfrei mechanisch gereinigt. Die Reinigungsfläche der Rechenelemente steht in Abhängigkeit zur Entlastungsmenge und beträgt durch die rohrförmige Ausführung ein Vielfaches der Querschnittsfläche von Zu- oder Überlauf. Die Gefahr einer Verstopfung durch „verkeilen“, „verklumpen“ oder „verhaaren“ des Rechens wird auf ein absolutes Minimum reduziert. Der steigende Wasserstand im Stauraumkanal entspricht immer dem Pegel im Entlastungsschacht und letztlich bewirkt das immer weiter zufließende Abwasser einen Überfall über die Schwelle. Das mechanisch gereinigte Wasser wird in die Vorflut eingeleitet. Im Mischwasser enthaltene Grobstoffe werden hierbei von den Rechen­elementen zuverlässig im Inneren des Stauraumkanals zurück gehalten. Ist das Regenereignis vorbei, wird der Stauraumkanal langsam durch das Drosselorgan entleert. Das im Entlastungsschacht verbliebene Wasser fließt durch die Rechenelemente zurück in den Stauraumkanal und beseitigt dabei eventuell anhaftende Grobstoffe. Zusätzlich können im Bedarfsfall die Rechenelemente über den Entlastungsschacht bequem mit herkömmlichen Spülgeräten (Hochdruckspüler) gereinigt werden. Außen auf den Rechenelementen anhaftender Schmutz wird dabei von innen mit Hochdruck abgelöst und fällt in den Stauraum, wo er vom Trockenwetter­abfluss zur Kläranlage transportiert wird.

Kostengünstig und leistungsfähig
Damit sind GFK-Speicher mit Amiscreen-Grobstoffabscheidung nicht nur in puncto Wirkungsgrad, sondern auch wirtschaftlich konkurrenzlos; es entsteht für die Grobstoffseparation kein Wartungsaufwand oder Energieverbrauch – das System ist auch in der Investition deutlich günstiger als herkömmliche, und dabei weniger leistungsfähige Lösungen. Hinzu kommt, dass, unabhängig vom System der Grobstofftrennung, bereits die Installation von Mischwasser-Speicherkapazitäten auf der Basis von groß dimensionierten GFK-Rohren gegenüber dem Bau in klassischer Betonbauweise deutlich kostengünstiger, schneller und Platz sparender realisierbar ist.

Bereits mehrfach praktisch getestet
Bei der Amiantit Germany GmbH hat man sowohl mit dem Bau von großvolumigen Röhrenspeichern als auch mit deren Ausrüstung mit Amiscreen-Technik inzwischen etliche erfolgreiche Projekte realisiert. Dieses Know-how teilt man auf Anfrage jederzeit mit Netzbetreibern und Ingenieurbüros in Rahmen einer konkreten Projektberatung.

 

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100 % Wirkungsgrad bei der Grobstoff-Abscheidung bietet das von Amiantit Germany auf der IFAT 2016 präsentierte System Amiscreen. Länge und Durchmesser der Filterrohre werden jeweils nach den hydraulischen Erfordernissen des Einzelfalles bemessen.

Foto: Amiantit

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Montage eines GFK-Entlastungsbauwerks aus Flowtite-Elementen.

Foto: Amiantit

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Groß dimensionierte Speicherbauwerke aus GFK sind einen schnell und wirtschaftlich realisierbare Option zur Schaffung von Pufferkapazitäten in hydraulisch überlasteten Mischwassernetzen.

Foto: Amiantit