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Siedlungswasserwirtschaft1
Dr. Martin DeneckeSprechstunde: Freitag, 13.30 – 14.30
[email protected]++49 201 183 2742
Raum: V15 R01 N23
Grundlagen Abwassermenge und Fracht
Siedlungswasserwirtschaft2
Ziele
Abwasserarten,
Bestimmen des Schmutzwasserzuflusses,
Trockenwetterzuflusses,
Mischwasserzuflusses,
Konzentration und Fracht.
Siedlungswasserwirtschaft3
Abwasserarten
Schmutzwasser• häuslich• gewerblich• industriell
FremdwasserNiederschlagswasser
• behandlungsbedürftig• Straßen• Parkplätze
behandlungsbedüftig: Verschmutzung höher als geforderter Ablauf der Kläranlage
• nicht behandlungsbedürftig• Dach- und Hofflächen• Wohnstraßen, Fußwege
Siedlungswasserwirtschaft6
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
Siedlungswasserwirtschaft8
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
Siedlungswasserwirtschaft9
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).
Siedlungswasserwirtschaft10
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
Siedlungswasserwirtschaft11
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]
Siedlungswasserwirtschaft12
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
Siedlungswasserwirtschaft13
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
Siedlungswasserwirtschaft15
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
Siedlungswasserwirtschaft16
Durchschnittlicher Wasserverbrauch in Deutschland (L/E * d)
126128130132134136138140142144146
1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000
Siedlungswasserwirtschaft17
Tagesschwankungen des Abwasseranfalls
Qd = 15.000 m3/d für Frachtberechnung
Siedlungswasserwirtschaft18
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)
Siedlungswasserwirtschaft20
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)
Siedlungswasserwirtschaft23
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.
Siedlungswasserwirtschaft24
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