Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ableitung von Abwäs¬ sern aus Siedlungs- und Industriegebieten.

Abwasser1eitungen wurden bereits von frühen Kulturvölkern als offene Ableitgräben oder - wie beispielsweise von den Römern - als geschlossene Röhrensysteme errichtet.

Die im Abwasser enthaltenen Fäkalien oder andere Abfallstoffe begünstigen die Entstehung krankheitserregender Mikroorganis¬ men wie Bakterien, die zu erheblichen gesundheitlichen Proble¬ men führen können. In der Menschheitsgeschichte kam es deshalb immer wieder zu Epidemien, deren Entstehung auf eine unzuläng¬ liche Abwasserableitung zurückzuführen ist. Etwa zu Beginn des 19. Jahrhunderts erkannte man die verheerende Wirkung bakte¬ rieller Krankheitserreger und des unhygienischen Umgangs mit Abwässern.

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Die vorhandenen Abwasserleitungen in Ballungsgebieten wurden zu einem Großteil bereit zu Beginn des vorigen Jahrhunderts geplant und für das damalige Einzugsgebiet großzügig und weit¬ blickend bemessen. Im Laufe der Zeit haben jedoch eine ver¬ stärkte Besiedlung, Steigerung der Pro-Kopf-Abwasserabgabe so¬ wie Gebietszusammenschlüsse zu einer Belastung bis zu den Ka¬ pazitätsgrenzen geführt . Um einen ordnungsgemäßen Abfluß der Abwässer erreichen zu können, wurden die Leitungsnetze aus gebaut und zum Teil untereinander verknüpft, was zu einer Ne zvermaschung führte, die heute kaum noch überschaubar ist. Inspektions- und Wartungsarbeiten, also die notwendigen be¬ triebserhaltenden Maßnahmen, gerieten dabei ms Hintertreffen.

Die vorhandenen Ableitungssysteme arbeiten linear, d. h. das Abwasser strömt von den Einleitungsstellen kontinuierlich durch das Abwassernetz zum Vorfluter oder Klärwerk. Hierbei ist es bereits bekannt, in Abwassernetzen Absperrschieber zu installieren, um durch Drosselung des Durchflusses unter¬ schiedlichen Abwasseranfall auszugleichen und das Netz besser auszunutzen.

Mit der Erfindung wurde erkannt, daß mit der linearen Ableit- technik eine Vielzahl von Nachteilen verbunden s nd. So kommt es dabei zur Sedimentation von Feststoffen, die als Ablagerun¬ gen das Kanalnetz allmählich verstopfen und damit dessen Kapa¬ zität verringern. D e erforderliche Entfernung der Ablagerun¬ gen ist aufwendig und mit einem unter humanitären Gesichts¬ punkten kaum noch zu vertretenden Personeneinsatz verbunden. Ferner ist die konventionelle Betriebsweise mit Verweildauern der Abwässer im Netz verbunden, unter denen die biologischen Umsetzprozesse ein gesundheitsgefährdendes Ausmaß annehmen können. Bei schlagartigem Anfall großer Wasser engen msbe-

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sondere durch sturzartige Niederschläge wird die Kanalisation zudem vielfach hinsichtlich ihrer Abieitfähigkeit und mecha¬ nischen Belastbarkeit überbeansprucht. So können große Wasser¬ mengen Druckstöße hervorrufen, die vor allem an den Absperr¬ schiebern die mechanischen Belastungsgrenzen überschreiten können. Überdies sind die Schieber störanfällig, so daß sie meist nicht die angestrebte Verteilung der Abwassermengen auf das Netz zulassen. Deshalb kommen die bekannten Abwassernet∑e weiterhin auch nicht ohne aufwendige Rückhaltebecken aus.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein hygienisch verbessertes und den Investitions-, Betriebs- und Wartungsaufwand an Abwasserleitungen oder -netzen minderndes Verfahren zu Ableitung von Abwässern zu schaffen.

Die Lösung der Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Vorteil¬ hafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Durchfluß durch eine Abwasserleitung oder einen Abwasserkanal oder durch e n Abwassernetz mittels einer oder mehrerer Vorrichtungen zur Steuerung des Durchflusses intermittierend gesteuert. Durch den intermittierenden Betrieb wird zeitweilig Abwasser vor der jeweiligen Vorrichtung zur Steuerung des Durchflusses aufge¬ staut und damit der Durchfluß in der nachgeordneten Abwasser¬ leitung unterbrochen. Später wird das aufgestaute Wasser durch Umsteuern der Vorrichtung freigegeben und hierdurch die nach¬ geordnete Abwasserleitung durchströmt. Diese Vorgänge können in festen Zyklen bzw. in Anpassung an den Abwasseranfall durchgeführt werden. Mehrere Vorrichtungen zur Steuerung des Durchflusses in einem Abwasserkanal oder Abwassernetz werden in dieser Weise bevorzugt aufeinander abgestimmt betrieben.

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Die Steuerung der Vorrichtungen kann automatisch erfolgen, z.B. mittels eines Zentralrechners. Verwendet werden Vorrich¬ tungen zur Steuerung des Durchflusses durch Abwasserkanäle, die in den deutschen Patentschriften 39 22 481 und 39 43 607 beschrieben sind und die dort angegebenen Vorteile gegenüber Absperrschiebern aufweisen.

Die erfindungsgemäße Ableitungstechnik hat gegenüber der li¬ nearen Abwasserableitung eine Vielzahl von Vorteilen. Hierzu gehört, daß durch den Aufstau der Abwassermassen potentielle Energie akkumuliert wird, die bei Freisetzung durch Umsteuern der Vorrichtung zur Steuerung des Durchflusses in der nachge- ordneten Abwasserleitung für Reinigungszwecke eingesetzt wird. Hierdurch können verstopfende Ablagerungen von vorn¬ herein vermieden werden. Aufwendige und menschenunfreundliche Wartungs- und Reparaturarbeiten entfallen. Sofern Begehungen der Kanalisation noch erforderlich sind, ist die Sicherheit gegenüber unkontrollierten Wassermengen verbessert. Auch die verbesserten Belüftungsmöglichkeiten tragen zur erhöhten Si¬ cherheit bei.

Durch den Einsatz des drehbaren, bogenförmigen Kanalabschnit¬ tes bzw. des anhebbaren Schlauchstückes gemäß den vorgenann¬ ten deutschen Patentschriften im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens treten besondere Strömungsformen auf, die für Rei¬ nigungszwecke besonders vorteilhaft sind. So tritt beim Ab¬ senken des bogenförmigen Kanalabschnittes bzw. des Schlauch¬ stückes, welches gegebenenfalls gleichzeitig im angehobenen Bereich seitlich aus der vertikalen Ebene gebogen wird, Um- lenkungen der schießenden Strömung hinter dem Überlauf auf, welche die Strömungsform stark beeinflussen. Im Fall des Auf- treffens der schießenden Strömung auf die Rohrwand unter re¬ lativ kleinem spitzen Winkel erfolgt eine Ablenkung des Schußstrahls in vertikaler Richtung, ähnlich der bei von Tal-

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sperren bekannten Hochwasserüberfällen mit Sprungschanze. Der Schußstrahl setzt sich an der Rohrwand spiralartig solange fort, bis die Erdbeschleunigung größer als die Zentrifugalbe¬ schleunigung wird und die Strömung vom oberen Bereich der Rohrwand herabstürzt. Diese "Spiralströmung" ist aus der Li¬ teratur und insbesondere in Verbindung mit Vorrichtungen zur Steuerung des Durchflusses bislang nicht bekannt. In der Spi¬ ralströmung findet eine sehr intensive Energiedissipation statt, so daß sie besonders gute Reinigungseffekte aufweist. Sie tritt insbesondere im oberen und mittleren Teil des Ein¬ stellbereiches des bogenförmigen Kanalabschnittes zwischen der Vertikalen und der Horizontalen auf und wird ebenso bei entsprechender Ausbiegung des anhebbaren Schlauchstückes er¬ reicht.

Beim Auftreffen der schießenden Strömung auf die Rohrwand un¬ ter relativ großem spitzen Winkel wird der Schußεtrahl re¬ flektiert und es entsteht eine dem Wechselstrom mit Deckwalze ähnliche Strömungsform, welche sich schräg zur Rohrachse aus¬ bildet. Diese Strömungsform kann aufgrund ihrer visuellen Er¬ scheinung auch als "schräger Wechselsprung" bezeichnet wer¬ den, obgleich kein Übergang vom schießenden zum strömenden Abfluß erfolgt, sondern nur ein Teil der kinetischen Energie dissipiert wird. Dies kann wiederum zu Reinigungszwecken ge¬ nutzt werden. Der Übergang von der Spiralströmung zum schrä¬ gen Wechselsprung verläuft allmählich, wobei letzterer bei kleineren Einstellwinkeln des bogenförmigen Kanalabschnittes zur Horizontalen bzw. entsprechenden Ausrichtungen des anheb¬ baren Schlauches erreicht wird.

Im letztgenannten Einstellbereich ist auch der "schwingende Schußstrahl" zu beobachten, auf den allerdings nur ein gerin¬ ger Anteil dissipierter Energie mit entsprechenden Reini¬ gungseffekten entfällt. Das "Schwingen" des Schußstrahls

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kommt durch die Umlenkung der noch gering vorhandenen Hori¬ zontalen, quer zur Rohrachse gelegten Geschwindigkeitskompo¬ nente zustande.

Als Abschluß der verschiedenen schießenden Strömungsverläufe erfolgt der Übergang zum strömenden Abfluß im Unterwasser mittels Wechselsprung. Das Wandern des Wechselsprunges von der Vorrichtung zur Steuerung des Durchflusses aus stromab¬ wärts durch die Abwasserleitung wird ebenfalls mit einem be¬ sonderen Reinigungseffekt verbunden, vergleichbar etwa mit einer Druckspülung. Infolgedessen ist auch der Anfall über¬ schüssiger Wassermengen, die bei maximal angehobenem bogen¬ förmigen Kanalabschnitt bzw. Schlauchstück durch deren offe¬ nen Querschnitt abgeleitet werden und stromabwärts zu einem gewöhnlichen Schußstrahl mit anschließendem Wechselsprung mit Deckwalze führen, mit einer besonderen Reinigungswirkung ver¬ bunden. Diese greift besonders tief in das stromabwärtige System ein, weil die Entfernung des Wechselsprungs von der maximal angehobenen Überlaufstelle am größten ist.

Bei den vorerwähnten Strömungsformen hängt die maximale Aus¬ dehnung des Bereichs der erhöhten Energiedissipation von Un¬ terwasserstand, Gerinneparametern (Rauhheit, Gefälle, Durch¬ messer), Drehbogenparametern (Durchmesser, Überhöhung) und Abfluß ab. Mit Hilfe der Differentialgleichung der Wasser- spiegeilage und des Stützkraftsatzes lassen sich diese Strö¬ mungsformen mathematisch modellieren, was für die Planung von Abwassernetzen die einzusetzenden bogenförmigen Kanalab¬ schnitte bzw. anhebbaren Schlauchstücke genutzt werden kann.

Bei Bewegung des drehbaren, bogenförmigen Kanalabschnittes bzw. des anhebbaren Hubschlauches mit hoher Geschwindigkeit über größere Bereiche werden veränderliche, instationäre Strömungen erzeugt. Es entstehen Druckstoß- bzw. Schwall- und

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Sunkererscheinungen, die ebenfalls zu Reinigungszwecken ge¬ nutzt werden können.

Weiterhin vorteilhaft ist die verbesserte Nutzung von Abwas¬ sernetzen durch Steuerung der Netzabschnitte. Die Abwasser¬ mengen lassen sich je nach Anfall so gut wie störungsfrei so dirigieren bzw. speichern, daß sie optimal abgeleitet werden. Das vorhandene Abwassernetz wird also als Stauraum genutzt und eine Stauraumbewirtschaftung ermöglicht. Hierdurch können aufwendige Rückhaltebecken entfallen. Ferner ist eine Ver¬ gleichmäßigung der Versorgung von Klärwerken erreichbar, die die Effizienz des biologischen Klärprozesses begünstigt.

Ferner verbessert die intermittierende Ableitungstechnik die städtischen Hygienebedingungen. Hierfür kann die Abwasserab¬ leitung zur Optimierung der Verweildauer und damit zu einer Minimierung des Entstehens von Krankheitserregern eingesetzt werden. In diesem Zusammenhang besteht die Möglichkeit der Eindämmung von Faulgasbildung und von biogener Korrosion. Ratten und dgl. Ungeziefer werden infolge der neuen Betriebs¬ technik aus der Kanalisation verdrängt.

Des weiteren ist durch die erfindungsgemäße Betriebstechnik eine Verlängerung der Lebensdauer sämtlicher Kanalisations¬ komponenten zu erwarten. Hierzu trägt insbesondere der Ein¬ satz der Vorrichtung aus den Patentschriften 39 22 481 und 39 43 607 bei, die nicht die bei Absperrschiebern bekannten Druckverluste haben.

Die Technik ist auch besonders für Gebiete mit stark schwan¬ kendem Abwasseranfall erforderlich, z.B. für Kanalisationen in tropischen Ballungszentren, weil dort die mit der Abwas¬ serverteilung, Kanalverstopfung und Hygiene verbundenen Pro¬ bleme verstärkt auftreten.

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