Neues Konstruktionsprinzip für Regenüberlaufbauwerke aus GFK

Einleitung

Seit dem 22.12.2000 ist die Wasserrahmenrichtlinie (WRR) der Europäischen Gemeinschaft in Kraft. Durch die gesamteuropäische Betrachtung einer integrierten Wasserschutzpolitik wurden in allen Mitgliedsländern der EU zahlreiche Änderungen und Ergänzungen der nationalen Bestimmungen erforderlich, so auch in Deutschland. Nach einer Einigung über die Zuständigkeiten im föderalen System konnte Schritt für Schritt die entsprechende Umsetzung der WRR in nationales Recht auf Bundes- und auf Landesebene vollzogen werden.

Eine wichtige Maßnahme als Resultat jeweils regionaler Betrachtungen und Abschätzungen ist die getrennte Sammlung und Ableitung von Abwasser und Regenwasser in einer modernen Trennkanalisation, häufig in Verbindung mit einer Versickerung von Regenwasser vor Ort mittels natürlicher und technischer Hilfsmittel und Bauwerke.

Sehr häufig lassen sich jedoch bestehende Strukturen nur schwer oder überhaupt nicht auflösen und so werden im Hinblick auf den erforderlichen Gewässerschutz weiterhin kombinierte Überlaufbauwerke geplant und errichtet. Diese sollen z.B. in Verbindung mit Stauraumkanälen, Regenrückhaltebecken und Drosseleinrichtungen dafür sorgen, dass eine von der Kläranlage maximal hydraulisch beherrschbare Abwassermenge tatsächlich in die Kläranlage gelangt. Das übrige Mischwasser wird bis zu einem behördlich festgelegten Volumen gespeichert. Der verbleibende Rest soll weitgehend von Schmutzfracht befreit dem Vorfluter zugeführt werden.

Historische Entwicklung und aktueller Stand der Technik

Schon in Rom wurde mit der Cloaca Maxima Mischwasser aus der Stadt in den Tiber abgeleitet, seinerzeit jedoch ohne Rücksicht auf die Gewässerökologie. Diese Betrachtung begann erst im Laufe des 20. Jahrhunderts und so entstanden viele technische Lösungen, die z.T. noch erstaunlich aktuell erscheinen, denn das Prinzip des Trennbauwerks hat sich bis heute kaum geändert.

HOBAS Forschung und Entwicklung, Funktionsprinzip

Aufgabenstellung war, Formteile aus HOBAS GFK Großrohren als neuartiges Bauwerk einzusetzen mit dem Anspruch, etwas grundsätzlich Neues und hydraulisch Überzeugendes zu entwickeln. In Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Prag wurde daraufhin mittels numerischer Strömungsoptimierung ein hydraulisches Modell entwickelt, welches das Absetzverhalten in einem Trennbauwerk für Mischwasserkanäle optimiert.

• 2-Rohr-Prinzip
• Tauchwand als Barriere für Schwimmstoffe
• Überlaufschlitz
• Exakte CFD Nachbildung vom Referenzprojekt CSO Děčín, CZ
• Typische Abwasserverschmutzung und -verteilung:
  • 6 Partikelgrößen: 50, 100, 150, 200, 250, 30 μm
  • 3 Feststoffdichten: 1300, 1800, 2650 kg/m³
  • Gleichförmige Verteilung im Zulaufrohr
• Linie der Partikelwege (farblich markiert nach Geschwindigkeit)

Vorteile:

• Einfache Konstruktion
• Einfache Installation
• Optimierte Schmutzstoffabtrennung
• Einfacher, problemloser und sicherer Betrieb

Anschließend wurden die Rechenergebnisse in einem großen Labormodell unter verschiedenen definierten Bedingungen erfolgreich simuliert und die optimierte Schlitzform für den Abschlag verifiziert.

Die gewonnene Daten sowie die Messergebnisse wurden in eine Auslegungsmatrix übertragen und so der Grundstein für ein neues HOBAS Produkt gelegt, den HOBAS CSO Chamber. An mehreren CSO Chamber Systemen wurde durch Frachtmessungen die Leistungsfähigkeit im laufenden Betreib nachgewiesen.

Die Absetzleistung liegt dabei mit über. 70% erheblich höher als bei herkömmlichen Bauwerken. So werden Vorfluter zuverlässig im Sinne der WRR vor Verschmutzung durch Abwasser geschützt. Der Name CSO Chamber orientiert sich an dem international üblichen Begriff CSO für Combined Sewer Overflow Chamber und ermöglicht, das Produkt weltweit zu vermarkten. Heute kann HOBAS damit alle bisher üblichen Trennbauwerke und Stauraumsysteme mit einer überzeugenden und kostengünstigen Technologie ausrüsten und dem Kunden und dem Planer die zu erwartenden Ergebnisse schon vor der Inbetriebnahme nachweisen.

Einsatzbereiche des HOBAS CSO

Der HOBAS CSO Chamber ist für alle Mischwassersysteme im Neubau und in der Nachrüstung geeignet. Die Auslegung erfolgt mittels einer Abfrage von Randbedingungen am jeweiligen Einsatzort durch einen von HOBAS entwickelten Fragebogen. Die Randbedingungen müssen vorab vom Planer und den zuständigen Behörden festgelegt werden.

Vorteile des HOBAS CSO auf einen Blick:

• Industrielle Vorfertigung der Bauteile im Werk
• Zuverlässige Entlastung
• Wartungsarmer, selbstreinigender Grobstoffrückhalt
• Optimierte Schmutzstoffabtrennung (Bauform begünstigt Sekundarströmungseffekte)
• Erweiterbare Stauraumfunktion
• Modulares Kompaktbauwerk
• Schnelle Verlegung (Einbauzeit nur wenige Stunden)
• Wenig Platz- und Aushubbedarf beim Einbau
• Hohe Verkehrslasten (SLW 60) bei geringer Überdeckung
• Einfacher Transport
• Einfacher und schneller Einbau

Beispiele und Möglichkeiten

Bisher wurden über 10 HOBAS CSO Systeme in Tschechien und Deutschland errichtet. Weitere sind in Planung. Die eingebauten Systeme umfassen Zulaufnennweiten von DN 300 bis DN 1400. Durch die individuelle Auslegung für jeden Standort sind Zulaufnennweiten bis DN 2400 möglich.

Ausblick

In Deutschland gibt es im Mischsystem ca. 21000 Regenüberläufe ohne Becken sowie 24000 Regenüberlaufbecken (Quelle: Statistisches Bundesamt). Die durchschnittliche Überlaufhäufigkeit der Mischwasserüberlaufbecken liegt bei 50 pro Jahr. Dabei dominieren die stofflich höher konzentrierten „kleinen“ Überlaufereignisse, welche regelmäßig bei Niederschlagshöhen schon ab 3-4mm Gesamtniederschlag anfallen (Quelle: gwf 4/2013 Regenwasserbewirtschaftung in Deutschland – Bestandsaufnahme und Ausblick, Friedhelm Sieker). Die Problemlösung liegt neben der Erhöhung des Rückhaltevolumens künftig auch im dezentralen Neubau von Abschlagsbauwerken wie dem HOBAS CSO Chamber. Durch die oben genannten Vorteile und die kostengünstige und schnelle Realisierbarkeit gibt es jetzt eine wirtschaftliche Alternative zu herkömmlichen Bauwerken.

Zusammenfassung

HOBAS fertig seit über 50 Jahren hochwertige, geschleuderte GFK Rohre für die Wasserwirtschaft. Mit der Entwicklung des HOBAS CSO ist es gelungen, die erfolgreiche Produktpalette um ein wichtiges Bauwerk zu ergänzen, das in den nächsten Jahren ganz wesentlich zur Reinhaltung unserer Gewässer beitragen wird. Die kostengünstige und funktionelle Lösung ist universell einsetzbar und erfüllt höchste Anforderungen.

In enger Zusammenarbeit mit Kunden, Planern und Baufirmen lassen sich künftig neuartige Problemlösungen entwickeln, die wartungsarme und nachhaltige Bauwerke zur Mischwasserbehandlung ermöglichen.

Autoren:

Rudolph Haux HOBAS Rohre GmbH Büro München Wolf-Ferrari-Straße 18b 82152 Krailling Tel.: +49 89 28 85 95 97 E-Mail: rudolph.haux@hobas.com Internet: www.hobas.com

Dr.-Ing. habil. Jaroslav Pollert CTU, Faculty of Civil Engineering Department of Sanitary and Ecological Engineering Thakurova 7 166 29 Praha 6 Tel.: +420 224 354 334 Fax +420 224 355 474 Email: pollertj@fsv.cvut.cz Internet: www.fsv.cvut.cz

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