Siedlungswasserwirtschaft1

Dr. Martin DeneckeSprechstunde: Freitag, 13.30 – 14.30

martin.denecke@uni-due.de++49 201 183 2742

Raum: V15 R01 N23

Grundlagen Abwassermenge und Fracht

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Ziele

Abwasserarten,

Bestimmen des Schmutzwasserzuflusses,

Trockenwetterzuflusses,

Mischwasserzuflusses,

Konzentration und Fracht.

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Abwasserarten

Schmutzwasser• häuslich• gewerblich• industriell

FremdwasserNiederschlagswasser

• behandlungsbedürftig• Straßen• Parkplätze

behandlungsbedüftig: Verschmutzung höher als geforderter Ablauf der Kläranlage

• nicht behandlungsbedürftig• Dach- und Hofflächen• Wohnstraßen, Fußwege

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Häusliches Schmutzwasser

aqua-pluvia.deGrauwasser

Gelb- undBraunwasser

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Industrielles und gewerbliches Schmutzwasser

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Fremdwasser

Eindringendes Grundwasser

Gemäß DIN 4045 durch Undichtigkeit in die Kanalisation eindringendes Grundwasser, unerlaubt über Fehlanschlüsse eingeleitetet Wasser sowie einem Schmutzwasserkanals durch z.B. Abdeckungen von Kanalschächten zufließendes Oberflächenwasser.

Anschluss einer Drainage

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Niederschlagswasser

Niederschlagswasser-einleitung

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Zuflüsse Kläranlage

Gewerbliches und industrielles Schmutzwasser

Regenabfluss befestigte Flächen

Niederschlagstorm water

storm water runoff from paved areacommercial and

industrial waste water discharge

Häusliches Schmutzwasserdomestic waste water discharge

Fremdwasserinfiltration water Gewässer

receiving water

KASTP

Regenabfluss unbefestigte Flächenstorm water runoff from unpaved sewered area

Regenbeckenrainwater-basin

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Definition Abwasser (Abwasserabgabengesetz)

Abwasser ist das durch häuslichen, gewerblichen, landwirtschaftlichen oder sonstigen Gebrauch in seinen Eigenschaften veränderte und das bei Trockenwetter damit zusammenabfließende Wasser (Schmutzwasser).

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Einteilung nach der Herkunft

häusliches Schmutzwasser Index: HHaushalt, Büro, Geschäfte

gewerbliches Schmutzwasser Index: Gindustrielles SchmutzwasserFremdwasser Index: F

Grund-, Bachwasser; InfiltrationNiederschlagswasser Index: R

Regen, Schnee, Hagel

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Definitionen

Schmutzwasserabfluss Qs

QS = QH + QG [l/s]QS = QH + QG [l/s]

Trockenwetterabfluss QT

QT = QS + QF [l/s]QT = QS + QF [l/s]

Mischwasserabfluss QM

QM = fS,QM * QS + QF [l/s]QM = fS,QM * QS + QF [l/s]

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Bemessung von QS

QS,aM = QTd,aM – QF,aM [l/s]QS,aM = QTd,aM – QF,aM [l/s]

1. Möglichkeit: Messung von QS und Qf

0 4 8 12 16 20 24 h0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

Time of day in hours Tageszeit in Stunden

Mittelwert des häuslichen SchmutzwasserabflussesAverage of the domestic

wastewater flow

x-times the average x-fache des Mittelwertes

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Bemessung von QS

1. Möglichkeit: Messung von QS und Qf

QS,aM = QT,aM – QF,aM [l/s]QS,aM = QT,aM – QF,aM [l/s]

Nachtminimumnight-time minimumflo

w in

l/s

Abflussganglinie ausgewählte Trockenwettertage Kanal Dormund Scharnhorst 2002

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Fremdwasserabfluss bei Trockenwetter QF

Für Neuplanungen:

qF = 0,05 bis 0,15 [l/(s ha)]

Fremdwasserabfluss bei Trockenwetter:

QF = qF AE,k

AE,k - Fläche des durch die Kanalisationerfassten Einzugsgebietes (allgemein) [ha]

qF - Fremdwasserabflussspende (bei Trockenwetter) [l/s ha]

nach ATV A 118/1999

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Bemessung von QS

2. Möglichkeit: Bemessung über Wasserverbrauch

QS,aM = QH,a,M + QG,a,M =

EZ * WS,d/86.400 + AE,G * qG [l/s]

QS,aM = QH,a,M + QG,a,M =

EZ * WS,d/86.400 + AE,G * qG [l/s]

mit: EZ = EinwohnerzahlWS,d = täglicher Wasserverbrauch/Einwohner86.400 s/d

AE,G = Fläche Einzugsgebiet GewerbeqG = betriebliche Schmutzwasserabflussspende

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Durchschnittlicher Wasserverbrauch in Deutschland (L/E * d)

126128130132134136138140142144146

1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000

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Tagesschwankungen des Abwasseranfalls

Qd = 15.000 m3/d für Frachtberechnung

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Schwankungen des Abwasseranfalls

Im Jahresverlauf Im Wochenverlauf

QH,h [m3/h] = QH,d [m3/d] / f [h/d]QH,h [m3/h] = QH,d [m3/d] / f [h/d]Im Tagesverlauf

f = Schwankungsbeiwert

8 < f < 168 < f < 16

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Einwohnerspezifischer häuslicher Schmutzwasserabfluss qH

Bei fehlendem ortsspezifischen Angaben wird für den einwohnerspezifischen häuslichen Schmutzwasserabfluss für die Bemessung von Kanälen

empfohlen. (ATV-A 118/1999)

qH = 4l/(s⋅1.000E)qH = 4l/(s⋅1.000E)

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Spezifische gewerbliche Schmutzwassermengen

Gewerbe /Industrie Menge EinheitKrankenhaus 0,25 - 0,6 m³/d/Bett

Hallenbad 0,15 - 0,18 m³/ BesucherIn

Schule 0,02 m³/d/SchülerIn

Kaufhäuser 0,1 – 1,0 m³/d/BeschäftigteRGaststätte 0,015-0,02 m³/GastHotel 0,2 - 0,6 m³/d/Bett

Zellstoffherstellung 300m³/t Zellstoff

(Trend fallend)Papierherstellung 100 15 m³/t PapierBrauerei 0,4 - 0,8 m³/hl Verkaufsbier

Molkerei 5 m³/m³ MilchKonserven 35 m³/t Obst/Gemüse

Textilindustrie 40 - 120 m³/t Produkt jenach Material

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Betriebliche Schmutzwasserabflussspende qG

-Betriebe mit geringem Wasserverbrauch (heute bei Neubau üblich)

qg = 0,2 bis 0,5 l/s ha

-Betriebe mit mittlerem bis hohem Wasserverbrauch

qg = 0,5 bis 1,0 l/s ha

noch größere Werte sind nur in begründeten Einzelfällen betriebsspezifisch anzusetzen. (nach ATV A 118/1999)

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Regenabflussspende für zusätzlich eindringendes Regenwasser

Neben dem bei Trockenwetter abfließenden Fremdwasser sollte ein zusätzlicher Ansatz für eindringendes Regenwasser (z.B. oberflächig über die Schachtabdeckungen) getroffen werden.Dieser Zuschlag hängt stark von den örtlichen Gegebenheiten ab und kann –zusätzlich zum Fremdwasserabfluss bei Trockenwetter – durch eine Regenabflussspende qR,t berücksichtigt werden.

qr,t = 0,2 bis 0,7 l/(s ha)

(in begründeten Fällen auch mehr)

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Mischwasserzufluss

QM = fS,QM QS,aM + QF,aM [l/s]QM = fS,QM QS,aM + QF,aM [l/s]

fS,QM = Faktor zur Berechnung des Schmutzwasserabflusses bei QM

ländlicherBereich

< 5.000 E

Mittelstädte

5.000 –20.000 E

20.000 –100.000 E

3

6

9

Großstädte

> 100.000 E

fS,QM [-]

ländlicherBereich

< 5.000 E

Mittelstädte

5.000 –20.000 E

20.000 –100.000 E

3

6

9

Großstädte

> 100.000 E

fS,QM [-]

Bild 1 A 198: Bereich des Faktors fS,QM zur Ermittlung des optimalen Mischwasserabflusses zur Kläranlage auf der Basis des mittleren jährlichen Schmutzwasserabflusses.

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Ermittlung von Zu- und Abflüssen aus Messwerten

Ultraschall-Doppler

Maus

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Jahresgang des Abwasseranfalles

50

100

150

Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez

0

40

80

Abwasseranfall Qd in 1000 m3/d Niederschlag in mm/d

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Ermittlung von Frachten

Fracht = Konzentration Fluss

Beispiel 1: Einwohnerspezifische Frachtermittlung

Nges = 11 g/E · d, 97.000 E

11 g/E/1.000 g/kg · 97.000 E = 1.067 g Nges/d

Beispiel 2: Ermittlung der EW aus der Fracht

Nges im Zulauf = 37 mg/L, Qd = 33.700 m³/d

37 mg/L/1.000 g/kg · 33.700 m³/d = 1.246,9 kg Nges/d

1.246,9 kg Nges/d /11 g Nges/E · d = 113.353 EW