Inhaltsverzeichnis

1. Abwasserbeseitigung im ländlichen Raum

1.1 Anwendungsgründe für Sonderentwässerungsverfahren
1.2 Kosten der herkömmlichen Kanalisation
1.3 Möglichkeiten der Kostenreduzierung der Kanalisation im ländlichen Raum

2. Geschichtliches

3. Bestandteile der Unterdruckentwässerung

4. Funktion der Unterdruckentwässerung

5. Einzugsgebiet der Unterdruckentwässerung 

6. Hausanschlußschacht mit Übergabeventil

6.1 Forderung an die Betriebssicherheit und Konstruktion des Hausanschlußschachtes

7. Das Rohrnetz

7.1 Bestimmung der Druckstufe bei PE-HD Rohr
7.1.1 Berechnungsbeispiel
7.2 Rohrnetzberechnung
7.2.2 Berechnungsbeispiel

8. Vakuumpumpstationen

8.1 Pumpstation mit hydraulischer Förderung
8.2 Funktion
8.3 Berechnung und Konstruktion einer Vakuumpumpstation, bei der das Abwasser durch aaaAbwasserpumpen gefördert wird
8.3.1 Berechnung der Vakuumpumpen
8.3.2 Anzahl der Vakuumpumpen
8.3.3 Auslegung der Pumpen nach Grund- und Spitzenlast
8.3.4 Konstruktionsmerkmale der Vakuumpumpen
8.3.5 Berechnung der Abwasserpumpen
8.4 Berechnung und Konstruktion einer Vakuumpumpstation,
aaa bei der das Abwasser pneumatisch gefördert wird.
8.4.1 Funktion
8.4.2 Berechnung der Vakuumpumpen
8.4.3 Berechnung der Kompressoren
8.4.4 Berechnung des erforderlichen Spüldrucks der Druckleitung

9. Überwachung und Steuerung der Unterdruckentwässerung

9.1 Überwachung
9.2 Steuerung

10. Herstellungskosten

10.1 Abschreibungssätze
10.1.1 Rohrnetz
10.1.2 Hausanschlußschächte
10.1.3 Pumpstation

11. Bewirtschaftungskosten

11.1 Energiekosten
11.2 Reparaturkosten
11.3 Personalaufwand

12. Literaturhinweis

1. Abwasserbeseitigung im ländlichen Raum

1.1 Anwendungsgründe für Sonderentwässerungsverfahren

Für die Anwendung von Sonderentwässerungsverfahren gibt es mehrere Gründe. Vorwiegend jedoch den der Kostenersparnis.

1.2 Kosten der herkömmlichen Kanalisation

a. in der Stadt

Angeschlossene Einwohner
auf eine Kanalhaltung von 60 m Länge.
Bebauung 1. Straßenseite:
3 Häuser x 2 WE x 4 Geschosse = 24 WE
Bebauung 2. Straßenseite:
3 Häuser x 2 WE x 4 Geschosse = 24 WE
insgesamt: 48 WE x 3 E = ca. 150 E

Einwohner je lfdm Kanal:
150 : 60 = 2,5 E/m

Kosten pro lfdm Kanal ca. 750,-- DM

b. im Dorf

Angeschlossene Einwohner
auf eine Kanalhaltung von 60 m Länge.
Bebauung 1. Straßenseite 2 WE
Bebauung 2. Straßenseite 1 WE
insgesamt: 3 WE x 3 E = ca. 10 E

Einwohner je lfdm Kanal:
10 : 60 = 0,17 E/m

 Kosten je lfdm Kanal ca. 500,-- DM

Fazit:

1.3 Möglichkeiten für eine Kostenreduzierung der Kanalisation im ländlichen Raum

  Anwendung nur bei ausreichendem Gefälle

Prädestiniert für Gelände mit wechselnden Hoch- und Tiefpunkten und Streusiedlungen

Größte Einsparung bei flachem Gelände, hohem Grundwasserstand und schlechten Bodenverhältnissen.

2. Geschichtliches

Die Vakuumentwässerung besteht seit mehr als einhundert Jahren. Bereits im Jahre 1892 waren 500 Grundstücke mit 15.000 Einwohnern der im Nordwesten von Paris gelegenen Vorstadt Levallois-Perret an eine Vakuumentwässerung angeschlossen. Obgleich die Erfah-rungen ausgezeichnet waren, geriet das System im Laufe der Jahrzehnte in Vergessenheit.

Erst im Jahre 1959 entwickelte der Schwede Joel Liljendahl die Vakuumentwässerung weiter und erprobte sie in der Praxis in einem Wohngebiet nördlich von Stockholm.

In Deutschland wurden zahlreiche Gemeinden im Vakuumsystem kanalisiert. Doch schon bald nach der Inbetriebnahme erwies sich das System als sehr störanfällig. Dies lag vor allem an den durch Unterdruck gesteuerten Hausanschlußventilen.

Auch die Konstruktion der Pumpstationen und die Form der Rohrverlegung waren unausgereift.

Wegen der Unsicherheit im bisher praktizierten System und dem Anwachsen der Probleme in vakuumkanalisierten Gemeinden erteilte der Bundesminister für Forschung und Technologie unter der Projekt-Nummer 02 - Wa 8732 den Forschungsauftrag, das Vakuumsystem sicher zu machen.

Ein Ingenieurbüro für Tiefbau baute in Kiel eine komplette Vakuumanlage in durchsichtigem Rohr auf. An der Anlage konnten entscheidende Verbesserungsmöglichkeiten für die Praxis erkannt werden.

Als Kernstück wurde ein neues Hausanschlußübergabeventil aus verschleißfestem PVC mit elektronischer Steuerung und Überwachung entwickelt. Im Gegensatz zu allen davor bekannten Konstruktionen erfolgt der für den Transport des Abwassers erforderliche Lufteintrag direkt durch das Ventil. Die Luftmenge wird darüber hinaus den bei wechselnden Unterdrücken im Rohrnetz erforderlichen Wasser- Luft- Verhältnissen angepaßt.

Hierdurch konnten etwa 60% der Energiekosten eingespart werden.

Die bis dahin bekannte Fördertechnik wurde durch die Neuentwicklung revolutionierend verändert.

Das Ventil wurde einem extrem harten Dauertest unter Beimischung von Textilien, Schaumstoffen, Zellulose und Sand unterzogen.

Nach über 300.000 tausend Schaltspielen war das Ventil immer noch vakuumdicht und kaum nennenswerter Verschleiß erkennbar.

Berücksichtigt man, daß zur Abwasserbeseitigung in einem Einfamilienhaus ca. 3.000 Schaltspiele im Jahr erforderlich werden, so läßt sich eine theoretische Betriebssicherheit von 100 Jahren errechnen.

Darüber hinaus führten zahlreiche Untersuchungen und Messungen zu völlig neuen Erkenntnissen und der Entwicklung einen betriebssicheren Fördersystems.

Neuentwickelt wurde auch eine vakuumpneumatische Pumpstation, die die Betriebs- und Wartungskosten erheblich vermindert, die Erstellungskosten um fast 50% verbilligt und die Betriebssicherheit erhöht.

In der geschichtlichen Darstellung nicht unerwähnt bleiben sollte die Tatsache, daß alle Flugzeuge, Passagierschiffe und Bahnen die Beseitigung der Fäkalien im Vakuum durchführen.

3. Bestandteile der Unterdruckentwässerung

 

Hausanschlußschacht, ooin dem das anfallende Schmutzwasser in dosierten Mengen
ooooooooooooooooooooooan das Rohrnetz übergeben wird.

Rohrnetz, ooooooooooooofür den Schmutzwassertransport

Pumpstation, ooooooooooin der das Vakuum für den Schmutzwassertransport erzeugt wird.

4. Funktion der Unterdruckentwässerung

Die in der Pumpstation befindlichen Vakuumpumpen erzeugen in den Abwassertanks einen Unterdruck von 0,6 bis 0,7 bar gegenüber der Atmosphäre. Der Unterdruck setzt sich über die Rohrleitungen bis zu den Hausanschlüssen fort. Sobald in einem Haus Schmutzwasser anfällt, öffnet eine Steuerung ein Übergabeventil und das Schmutzwasser wird unter gleichzeitiger Hinzugabe von Luft in Richtung Pumpstation abgesaugt. Luft und Abwasser gelangen schubweise in die Abwassertanks. Sind die Abwasserbehälter gefüllt, wird mittels Abwasser-pumpen das Schmutzwasser entnommen und zur Aufbereitung und Weiterbehandlung in die Kläranlage gefördert.

Bei erforderlichen manometrischen Förderhöhen ab ca. 30 m erfolgt der Fördervorgang pneumatisch.

5. Einzugsgebiet der Unterdruckentwässerung

Grundsätzlich sollte ein Einzugsgebiet im Durchmesser nicht größer als vier Kilometer sein. Hierbei ist die Pumpstation als Zentrum anzusehen. Die Höhen an den Endpunkten der Rohrleitungen sollten gegenüber der Pumpstation nicht tiefer liegen als:

bei 2,0 km 0,80 m
bei 1,5 km 1,20 m
bei 1,0 km 1,60 m
bei 0,75 km 2,00 m

Hierbei ist die Tiefe der Hausanschlüsse analog zu berücksichtigen und die Gesamtrohrlänge einzubeziehen. Die Übernahme von Schmutzwasser aus größeren Tiefen ist nur bei entsprechender Luftaussteuerung möglich.

Größere Gebiete werden in einzelne Bereiche mit selbständigen Vakuumpumpstationen aufgeteilt und mit Druckleitungen verbunden. So kann das Entwässerungsgebiet über große Flächen ausgedehnt werden.

6. Hausanschlußschacht mit Übergabeventil

Beispiel:

Hausanschlußschacht mit elektronisch gesteuertem Ventil und automatischem Lufteintrag

Das Schmutzwasser gelangt über einen Freigefällezulauf in den Vorbehälter des Hausanschlußschachtes. Ist der Vorbehälter gefüllt, so öffnet ein elektronischer Sensor das Übergabeventil, Luft strömt während des Öffnens in die Mischkammer ein, vermischt sich mit dem Abwasser und tritt als Wasser- Luft- Gemisch aus dem Ventil in das Rohrnetz ein. Das Ventil wird hydraulisch geöffnet und mit einem Anpreßdruck von ca. 260 kg geschlossen.

Es gibt auch pneumatisch gesteuerte Ventile, die vakuumabhängig öffnen und schließen.

6.1 Forderung an die Betriebssicherheit und Konstruktion des Hausanschluß-schachtes

An den Schacht:
wasserdicht
auftriebssicher
frostsicher
einfacher Einbau

An das Ventil
freier Durchgang zur Vermeidung von Verstopfungen und Energieverlust
druckunabhängig öffnen
ohne Fremdenergie schließen
Abwasserförderung unter gleichzeitiger Beimischung von Luft
langjährige Haltbarkeit und Wartungsfreiheit
250.000 Schaltspiele sind lt. Europanorm zu gewährleisten

7. Das Rohrnetz

Rohrmaterial

Das Leitungsnetz ist aus PVC-hart nach DIN 8061/62 PN 10 oder PE-HD nach DIN 8074/75 in den Querschnitten DN 65, DN 80 DN 100 und DN 125 zu erstellen.

7.1 Bestimmung der Druckstufe bei PE-HD-Rohr

Bei PE-HD-Rohr muß die zu wählende Druckstufe besonders beachtet werden, da das Rohr abhängig von Temperatur und Unterdruck zu Verformungen und damit zur Einengung des Quersschnittes neigt.

Die erforderliche Druckstufe kann aus nachfolgender Tabelle entnommen werden. Hierbei ist zu beachten, daß eine Temperatur von ca. 35° C nicht überschritten wird.

 

Zulässige Außendrücke bzw. Anwendungsgrenzen bei Unterdruckbelastung
für Rohrleitungen aus PE-HD

7.1.1 Berechnungsbeispiel für PE-HD-Rohr

Erforderlicher Rohrquerschnitt DN 125

gewählt:
PE-HD Rohr 125 x 7,1, PN 6
s = 7,1 mm, di = 110,8 mm

Ermittlung der Bemessungskurve

 

Der errechnete Kurvenwert ist zu gering Die Berechnung wird mit einer höheren Druckstufe wiederholt.

gewählt:
PE-HD Rohr 125 x 11,4, PN 10
s = 11,4 mm, di = 102 mm

 

 

 

Ergebnis:
Das gewählte Rohr ist auch bei 35° C unterdrucksicher.

7.2 Rohrnetzberechnung

Bei der Rohrnetzberechnung sind folgend Faktoren zu berücksichtigen:

Zahl der Einwohner
Wassermenge

Q = 150 l/E/T, Fremdwasser braucht nicht zusätzlich berücksichtigt zu werden.

Zugrundezulegender Spitzenabfluß Q/8

ooooooo150
Q = --------------------- = 0,005 E (l/s)
ooooo8x 60 x 60

Zuschlagswert

Bei der Rohrnetzberechnung nehmen nachfolgende Faktoren entscheidenden Einfluß:

Addition der Hoch- und Tiefpunkte der Verlegeform
Gleichheitsfaktor des Öffnens der Hausanschlußventile
Fließgeschwindigkeit
Unterdruckdurchsatz
sowie erhöhter Abwasseranfall bei späterer Verdichtung der Bebauung.

Aus empirischen Ermittlungen hat sich ein brauchbarer Zuschlag von 65% ergeben, mit dem Q zu multiplizieren ist.

fz = 1,65
Q = 0,005 x 1,65 x E (l/s) = 0,00825 X E (l/s)

 

Reibungsverlust hr

Rauhigkeitswert
Die Rohrreibungsverluste werden nach der Formel von Prandtl-Colebrook ermittelt.

betrieblicher Rauhigkeitswert kb = 0,25 mm

Druckliniengefälle Jr
Lufteinschlüsse im Rohr und die ständig wechselnden Druckverhältnisse durch die Zweiphasenströmung werden mit dem empirisch ermittelten Betriebsfaktor fb = 1,5 multipliziert.

Erhöhtes Druckliniengefälle = Jr x fb

oooool x Jr x fb (m)
hr = -----------------------
ooooooo1.000

Geodätischer Höhenunterschied hgeo
Er ergibt sich aus dem Höhenunterschied zwischen der Ansaughöhe in der Pumpstation (Einlaufhöhe) und dem tiefsten Punkt des jeweilig zu berechnenden Kanalstranges bzw. Hausanschlußschachtes.

hgeo in m

Wichtig!

Vakuumpumpstationen werden wirtschaftlich mit einem Unterdruck von ca. 0,6 bar gegenüber der Atmosphäre gefahren. Der Unterdruck am Hausanschlußventil sollte aus Sicherheitsgründen 0,3 bar nicht unterschreiten.

Die Summe der Rohrreibungsverluste plus geodätischer Höhenunterschied darf daher einen Wert von 3,00 m Wassersäule nicht überschreiten.

7.2.2 Berechnungsbeispiel

 

Unterdruck an der Pumpstation 0,60 bar
abzügl. Gesamtverlust 0,28 bar
verbleibender Unterdruck am tiefsten Hausanschlußschacht 0,32 bar
 

Das Berechnungsverfahren hat sich als richtig erwiesen in Gemeinden, wo der überwiegende Teil der Häuser an einem Rohrstrang liegt und nur kurze Rohrstränge das Netz verästeln.

 

Bei großen Verästelungen und insbesondere dann, wenn die zu entwässernden Gebiete noch dazu auf unterschiedlichen Höhen liegen ist es sinnvoll, die Einzugsgebiete auf mehrere Stränge aufzuteilen.

Die Aufteilung in mehrere Rohrstränge mit kleineren Durchmessern kann zu Kostensenkungen führen. Sie bietet darüberhinaus die Möglichkeit, die Gesamtanlage durch unterschiedliche Aussteuerung der Rohrstränge energiesparender zu betreiben.

 

8. Vakuumpumpstation

Es gibt zwei Arten, die sich im wesentlichen durch die Bauart und Förderhöhe unterscheiden.

8.1 Pumpstation mit hydraulischer Förderung

  

Vor der Pumpstation im Erdreich befinden sich mindestens zwei Abwassertanks mit einem Inhalt von je ca. 10 - 12 cbm. In ihnen sind die Abwasserpumpen als Naßläufer untergebracht.

In einem Oberteil (Fertiggarage) befinden sich die Vakuumpumpen.

8.2 Funktion

Die Vakuumpumpen erzeugen in den Abwassertanks einen Unterdruck, durch den das Schmutzwasser aus dem Rohrnetz in den Tank gesogen wird. Von hier aus wird es durch die Abwasserpumpen hydraulisch über eine Druckleitung zur Kläranlage gefördert.

Die mögliche manometrische Förderhöhe beträgt ca. 30 m.

8.3 Berechnung und Konstruktion einer Vakuumpumpstation,
bei der das Abwasser durch Abwasserpumpen gefördert wird

Oberirdischer Baukörper

Als oberirdischer Baukörper zur Unterbringung der Vakuumpumpen, Schalt- und Steuerein-richtungen wird vorwiegend eine Fertiggarage verwandt.

8.3.1 Berechnung der Vakuumpumpen

Luftbedarf

Der Luftbedarf einer Vakuumanlage hängt hauptsächlich von nachfolgenden Faktoren ab:

a. Zahl der angeschlossenen Einwohner und Einwohnergleichwerte
b. Zahl der Einwohner pro lfdm Kanal
c. Länge des Rohrleitungsnetzes
d. Geodätischer Höhenunterschied zwischen der Pumpstation
oound dem tiefsten zu entwässernden Siedlungsgebiet.

Eine Berechnungsformel, in die die obengenannten Hauptfaktoren (daneben gibt es noch eine ganze Reihe von Nebenfaktoren) einfließen, gibt es nicht.

Durch empirische Versuche wurde nach folgende Berechnungsformel gefunden:

Erforderlicher Luftbedarf:

8.3.2 Anzahl der Vakuumpumpen

Damit auch in einem Reparaturfall ein ununterbrochener Betrieb gewährleistet ist, müssen Vakuumpumpen zusätzlich zur Vakuumhauptpumpe mit einer Vakuumreservepumpe ausge-stattet werden.

a. Vakuumstationen, bei denen der Luftbedarf durch eine Vakuumhauptpumpe gedeckt werden kann, sollten eine Vakuumreservepumpe gleicher Leistung erhalten.

b. Vakuumstationen, bei denen der Luftbedarf durch zwei Vakuumhauptpumpen gedeckt werden muß, sollten eine Vakuumreservepumpe mit der Leistung einer Vakuumhauptpumpe erhalten.

8.3.3 Auslegung der Pumpen nach Grund- und Spitzenlast

Es ist davon auszugehen, daß der Schmutzwasseranfall sich in einer Grundmenge kontinuierlich über einen Tag zwischen 6.00 Uhr und 22.00 Uhr erstreckt.

Die Spitzenzeiten erstrecken sich von
6.30 - 8.30 Uhr
11.30 - 13.30 Uhr
18.00 - 20.00 Uhr

Zur Vermeidung hohen Spitzenstrombedarfs sollten die Pumpen so ausgelegt sein, daß - z. B. bei einer Wahl von zwei Hauptpumpen - durch eine Hauptpumpe die Grundlast gefahren werden kann und nur in Spitzenzeiten der Bedarf durch die zweite Pumpe ergänzt wird.

Grundsätzlich sollte der errechnete Luftbedarf auf mehrere Pumpen mit kleiner Leistung aufgeteilt werden.

8.3.4 Konstruktionsmerkmale der Vakuumpumpen

Zu bevorzugen sind Vakuumflüssigkeitsringpumpen. Sie erzeugen das Vakuum durch Wasser in einem Flüssigkeitsring und bedürfen daher keiner Schmierung und Wartung.

8.3.5 Berechnung der Abwasserpumpen

Die Berechnung der Abwasserpumpen erfolgt entsprechend den Arbeitsblättern der ATV.

8.4 Berechnung und Konstruktion einer Vakuumpumpstation, bei der das Abwasser pneumatisch gefördert wird

Pumpstation mit pneumatischer Förderung

 

Die Station besteht aus einem Ober- und einem Unterbau, die aufeinandergesetzt sind. Im Oberbau befinden sich mindestens zwei Abwassertanks, die sowohl als Vakuum- als auch als Drucktanks betrieben werden. Im Oberbau befinden sich die Vakuumpumpen und Kompressoren für die pneumatische Förderung.

8.4.1 Funktion

Die Vakuumpumpe erzeugt im Abwassertank einen Unterdruck von 0,6 - 0,7 bar gegenüber der Atmosphäre. In den Abwassertank wird aus der Vakuumleitung, an die die Wohnhäuser angeschlossen sind, das Abwasser hineingesaugt. Ist ein Abwassertank gefüllt, so verschließt sich automatisch die Vakuumleitung des Ortsnetzes. Es öffnet sich die Druckleitung zur Kläranlage. Das Abwasser wird aus dem Tank durch Kompressoren pneumatisch ausgeblasen. Während des Ausblasevorganges tritt keine Betriebsunterbrechung ein. Ein parallel geschalteter zweiter Abwassertank übernimmt den Betrieb.

Die mögliche manometrische Förderhöhe beträgt ca. 120,0 m und macht es möglich, größere Entfernungen bis zur zentralen Kläranlage zu überwinden.

8.4.2 Berechnung der Vakuumpumpen

Luftbedarf

wie bei hydraulischen Pumpstationen

Anzahl der Vakuumpumpen

wie bei hydraulischen Pumpstationen

Auslegung der Pumpen nach Grund- und Spitzenlast

wie bei hydraulischen Pumpstationen

8.4.3 Berechnung der Kompressoren

Im Gegensatz zur hydraulischen Förderung bei der das Abwasser durch Abwasserpumpen gefördert wird erfolgt der Transport hier pneumatisch durch Preßluft, die von den Kompressoren erzeugt wird. Das in den Abwassertanks gesammelte Schmutzwasser wird ausgeblasen.

Für die Auslegung der Kompressoren sind nachfolgend Faktoren zu berücksichtigen:

Schmutzwasseranfall Qs
Abwassertankinhalt Vk
Tankfüllzeit tf
Verlustzeit tv ( Umschaltzeit der Ventile, Neutralisationszeit der Druckverhältnisse)
Ausblasezeit ta
Druckhöhe
Ausblasevolumenstrom Qab

Bemerkung
Für die Durchführung der Berechnung wird auf das Buch "Unterdruckentwässerung - Abwasserbeseitigung im ländlichen Raum" verwiesen. (Schluff)

Besondere Beachtung erfordert die Berechnung der Abwasserdruckleitung wegen der in ihr vorsichgehenden "Zweiphasenströmung".

8.4.4 Berechnung des erforderlichen Spüldruckes der Druckleitung

Allgemeines

Druckluftgespülte, geschlossene Abwasserleitungen stellen eine betriebssichere Möglichkeit zum Transport von Abwasser über größere Entfernungen dar. Das Verfahren ist daher besonders geeignet, entlegene Entwässerungsgebiete an zentrale Abwasseranlagen anzu-schließen. Die Druckluftspülung bewirkt dabei eine Verringerung der Aufenthaltszeit des Abwassers in der Leitung. Nach jedem pneumatischen Spül- bzw. Nachblasevorgang gelangt Luft in die Rohrleitungen welche zwar einerseits zur Förderung des Abwassers dient, andererseits aber auch durch sich bildende Lufteinschlüsse den Abfluß erheblich behindert.

Obwohl das Verhalten der Lufteinschlüsse teilweise zufallsbedingt ist, lassen sich Füllungs-zustände in der Leitung bestimmen, die für die Bemessung maßgebend sind. Größere Lufteinschlüsse sammeln sich nach einem Spülvorgang hinter den Hochpunkten in den fallenden Abschnitten der Leitung. In diesen Abschnitten liegt dann Freispiegelabfuß bzw. Teilfüllungszustand vor. Freispiegelabfluß bzw. Teilfüllungszustand stellt sich in allen Leitungsbereichen ein, in denen das Leitungsgefälle (J) größer ist als das Druckliniengefälle bei Vollfüllung (Jv).

Unter der Annahme stationär gleichförmiger Verhältnisse verläuft in diesen Abschnitten die Energielinie bzw. Drucklinie parallel zur Rohrachse, so daß die Energieverlusthöhen größer sind als in den Leitungsabschnitten ohne Lufteinschlüsse. Das sich ergebende geringere Abflußvermögen in den Rohrabschnitten mit Lufteinschlüssen muß durch einen entsprechend höheren Spüldruck kompensiert werden. Unter Umständen kann für die Bemessung des Spülvorganges aber auch der Vollfüllungzustand maßgebend sein.

Von einer bestimmten Fließgeschwindigkeit an erfolgt ein Luftaustrag, in dem durch die Strömung der gesamte Lufteinschluß in Bewegung gesetzt und abtransportiert wird.

Formel für die Fließgeschwindigkeit, bei der sich die Leitung mit Sicherheit von selbst entlüftet:

(aus: Wisner, Mohsen, Kouwen "Removal of air from water lines by hydraulic means")

Bei Vernachlässigung des Gefälles ergeben sich folgende Mindestfließgeschwindigkeiten für die einzelnen Rohrdurchmesser:

1. DN 80 VK min = (0,825) * 9,81 * 0,08 = 0,75 m/s

2. DN 100 VK min = (0,825) * 9,81 * 0,10 = 0,82 m/s

3. DN 125 VK min = (0,825) * 9,81 *0,125 = 0,91 m/s

4. DN 150 VK min = (0,825) * 9,81 * 0,15 = 1,00 m/s

5. DN 200 VK min = (0,825) * 9,81 * 0,20 = 1,16 m/s

Beim Spülvorgang liegen instationäre Verhältnisse vor. Ferner bilden sich längere Bereiche aus, in denen ein Wasser- Luft- Gemisch vorliegt. Eine genauere Erfassung des Abflusses ist daher nicht möglich.

I der nachfolgenden Überschlagsformel wird unter Voraussetzung eindeutiger Trennflächen zwischen Wasser und Luft der rechnerische Zusammenhang zwischen Abflußgeschwindigkeit v und Spüldruck psp angegeben.:

 

Es ist eine Spülgeschwindigkeit von v = 1,0 m/s anzustreben.

9. Überwachung und Steuerung der Unterdruckentwässerung

Die zentrale Überwachung und Steuerung der Unterdruckentwässerung ist von entscheidender Bedeutung für die Sicherheit und wirtschaftliche Betreibung des Systems. Man unterscheidest zwischen Überwachung und Steuerung.

9.1 Überwachung

Zur Überwachung gehört die selbsttätige Übermittlung von Daten, die den Zustand und Ablauf der Funktion im Hausanschluß und der Pumpstation angeben

zum Beispiel:

Meldung aus dem Hausanschlußschacht

Verstopfung im Zufluß
Ventil schließt nicht
Wasser im Schacht

Meldung aus der Pumpstation

Vakuum zu tief
kein Druck
Stromausfall

Die Daten werden auf einen Bildschirm übertragen und über einen Drucker ausgedruckt. Die Meldezentrale, z. B. Kläranlage, ist zu jeder Zeit über den Funktionsablauf aller Haus-anschlüsse und Pumpstationen informiert. Ggfs. gemeldete Störungen geben detailliert Auskunft über Standort, Art, Umfang und für die Reparatur benötigtes Werkzeug.

Ein Fehler kann sofort lokalisiert und behoben werden.

9.2 Steuerung

Steuerungen sind Vorgänge, bei denen aktiv durch Befehle in das System eingegriffen wird. Zum Beispiel:

- Einstellen und Verändern der Öffnungszeiten der Ventile
- Abfrage der punktuell unterschiedlichen Druckverhältnisse
o im System und Angleichen auf einen Mittelwert
- Abfrage der Wassermenge für einen Anschlußnehmer für einen bestimmten
o Zeit-raum und Ausdrucken des Beitragsbescheides

10. Herstellungskosten

Die Herstellungskosten der Kanalbaugruben, Oberflächenaufbruch und Wiederherstellung. können je nach örtlichen Gegebenheiten voneinander abweichen.

Für eine überschlägige Kostenermittlung sollten ca. 130,00 DM für Baugrube einschl. Rohrleitung zugrundegelegt werden.

Kaum Schwankungen unterworfen sind die Funktionselemente des Systems.

Sie betragen: Für einen Hausanschlußschacht einschl. Steuer-
und Überwachungseinrichtung ca. 4.500,-- DM
Pumpstation, betriebsfertig ca. 300.000,-- DM
Für Ummauerung, Dach und Einfriedigungen ca. 30.000,-- DM
 

10.1 Abschreibungssätze

lt ATV Arbeitsgruppe 1.12

10.1.1 Rohrnetz

80-100 Jahre, abhängig von der Sorgfalt der Verlegung

10.1.1 Hausanschlußschachte

Betonschacht und PVC Teile ca. 2.500,-- DM 50 Jahre
Ventil und Steuerung ca 2.000,-- DM 25 Jahre
Mittelwert ca. 35 Jahre

10.1.2 Pumpstation

baulicher Teil 220.000,-- DM 50 Jahre
Maschinen und bewegliche Teile 80.000,-- DM 15 Jahre
Abwasser- und Drucktanks 30.000,-- DM 40 Jahre

11. Bewirtschaftungskosten

11.1 Energiekosten

Für das Sammeln des Abwassers im Vakuumverfahren
je nach Ausdehnung des Einzugsgebietes zwischen 0,10 - 0,35 DM

für die Weiterförderung zur Kläranlage
je nach Entfernung und Höhenunterschied zwischen 0,15 - 0,35 DM

11.2 Reparaturkosten

Über elektronisch gesteuerte Anlagen liegen Erfahrungen von 19 Anlagen über einen Zeitraum von 10 Jahren vor. Hiernach ist ein Reparaturaufwand gar nicht oder nur in geringem Umfange notwendig gewesen. Er sollte daher nicht höher als 0,1 - 0,2 % , bezogen auf die Funktions-elemente des Systems angesetzt werden.

11.3 Personalaufwand

Bei elektronisch gesteuerten Anlagen hat es sich als sinnvoll erwiesen, keine Wartungs- oder Unterhaltungsverträge abzuschließen. Wozu auch?

Zweckmäßig ist jedoch , den ca. zweimal jährlich erforderlichen Ölwechsel in den Kompressoren bei gleichzeitiger Funktionsüberprüfung durch eine Fachfirma bei fester Preisverein-barung durchführen zu lassen. Hierfür ist ein Preis von 500 - 600,-- DM pro Jahr anzusetzen.

Eine Kontrolle der Pumpstation und der Hausanschlußschächte kann nebenberuflich oder durch den Wärter der Kläranlage durchgeführt werden. Hierfür sollte die Aufwandsentschädigung 200,-- bis 300,-- DM pro Monat nicht überschreiten.

Die Ausbildung des Personals erfolgt in turnusmäßigen zweitägigen Lehrgängen, in denen das notwendige Wissen vermittelt wird.

12. Literaturhinweis

Entwurf eines Arbeitspapiers: Unterdruckentwässerung
Planungs-, Bau- und Betriebsgrundsätze
Arbeitsgruppe 1.1.6
Korrespondenz Abwasser 2/1985

Unterdruckentwässerung Neue Erkenntnisse führen zu einem
Betriebssicheren Fördersystem
Dipl.-Ing. Reinhold Schluff, Heikendorf
Abwassertechnik 4/1986

Arbeitsbericht der ATV "Besondere Entwässerungsverfahren"
Druckluftgespülte Abwassertransportleitungen
Planungs-, Bau- und Betriebsgrundsätze
Korrespondenz Abwasser 1/1987

Unterdruckentwässerung - Abwasserbeseitigung imländlichen Raum
R. Schluff, Heikendorf 1990

ATV Arbeitsblatt A 116, September 1992
Besondere Entwässerungsverfahren
Unterdruckentwässerung - Druckentwässerung

Copyright R. Schluff Heikendorf

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