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Über dieses Buch

Der Fokus des Buches liegt auf der Rechengutelimination aus dem Rohabwasser. Dieses Verfahren der Fest-Flüssigtrennung ist ein Teil der mechanischen Abwasserbehandlung, der allein in Deutschland auf ca. 10.000 Kläranlagen eingesetzt wird. Die Vorgaben zur Auslegung der Feinrechen sind allerdings veraltet. Auf der Basis von Daten von 250 Kläranlagen werden neue Vorgaben zur Feinrechenauslegung abgeleitet. Untermauert werden diese Vorgaben durch Ergebnisse digitaler Simulationen und eigene Messungen in Feinrechengerinnen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einführung

Grundlegendes Ziel aller Maßnahmen zur Abwasserbehandlung ist der Schutz der Umwelt und die Erhaltung der Ressource Wasser nicht jetzt sondern auch für die Zukunft. Dieses Ziel ist zum einen in den entsprechenden Rechtsvorschriften definiert und zum anderen resultiert es aus dem gesellschaftlichen Bestreben, nachfolgenden Generationen ein weitest möglich intaktes aquatisches Ökosystem zu übergeben. Im Hinblick auf die als sogenannte Vorflut für Abwasseranlagen dienenden Oberflächengewässer ergibt sich eine direkte Schnittstelle zwischen optimiertem Betrieb von Abwasserreinigungsanlagen und den Umweltschutzzielen.
Thomas Uckschies

2. Abriss der Geschichte der Abwasserreinigung

Zur Verdeutlichung der Zusammenhänge und der Erfordernis einer Abwasserreinigung ist es notwendig, auf die grundlegende Funktion des Wasserkreislaufes, schematisch dargestellt in Abb. 2.1, hinzuweisen.
Thomas Uckschies

3. Rechengut

Der Fokus der Ausführungen in diesem Kapitel liegt auf den entfernten Grobstoffen aus dem Abwasser mittels Feinrechenanlagen, der sogenannten Rechengutelimination. Dieses Verfahren der mechanischen Reinigungsstufe beruht auf dem Prinzip der mechanischen Stofftrennung bei der Fest/Flüssigtrennung, Schwister [15]. Die von den Rechen aus dem Volumenstrom entnommenen Stoffe bezeichnet man unabhängig vom Einsatzgebiet des Rechens als Rechengut, siehe auch DWA-M 369 [7]. Auch die Definition in DIN EN 1085 [6] lautet ähnlich:
Thomas Uckschies

4. Erfordernis der Rechengutelimination

Das deutsche Wasserrecht hat seine Wurzeln in gewohnheitsrechtlichen beziehungsweise privatrechtlichen Nutzungen der Gewässer durch Anlieger. Ein bis zum 19. Jahrhundert wohl allgegenwärtiges Beispiel ist die Nutzung von Wasserkraft an Fließgewässern als Antrieb für die verschiedensten Zwecke (Mühlen, Hammerwerke, Maschinen jeglicher Art z. B. über Riemen- oder Zahnradgetriebe). Damit verbunden waren zumeist auch gewässerbauliche Eingriffe wie Wehre bzw. Hochwasserumgehungen oder Uferbefestigungen und damit auch Blockaden der Fischwanderwege.
Thomas Uckschies

5. Allgemein anerkannte Regeln der Technik und Stand der Technik bei der Rechenauslegung

Ausschlaggebend für die baulichen Anforderungen an eine Feinrechenanlage ist die Konzeption eines Rechengerinnes, das die hydraulischen Randbedingungen des jeweiligen Einsatzortes berücksichtigen muss. Eine durchgeführte Literaturrecherche [36] zur Auslegung von Feinrechen ergab jedoch, dass die betreffenden Normen, Regelwerke sowie die Angaben aus Forschung und Lehre zum Teil erheblich voneinander abweichen oder zum Teil widersprüchlich sind. Sie bedürfen dringend einer Vereinheitlichung, denn stellen sich im Betrieb der Feinrechenanlage Probleme ein, kann dies gegebenenfalls Schadensersatzforderungen des Auftraggebers an den Planer nach sich ziehen. Wie aus der Vorstellung der rechtlichen Rahmenbedingungen gegenwärtig ist, kann eine solche Schadensersatzforderung einen erheblichen Umfang haben. Daher wird es notwendig, nach der Vorstellung verschiedener Normen, Empfehlungen, Berichte und Lehrmeinungen zum Thema der Feinrechenplanung die verschiedenen Planungsvorgaben gegenüberzustellen und zu bewerten.
Thomas Uckschies

6. Erfassung und Analyse des IST-Zustandes bei Feinrechen auf kommunalen Kläranlagen

Die folgenden Aussagen zur Charakterisierung des IST-Zustandes von Feinrechen auf kommunalen Kläranlagen basieren auf einer internationalen Datenerhebung zu Kläranlagen aller Ausbaugrößen und Größenklassen. Insgesamt flossen Daten zu 250 Kläranlagen in diese Studie ein [19], die sowohl persönlich als auch per Fragebogen erhoben wurden.
Thomas Uckschies

7. Messungen in Feinrechengerinnen

Um die Richtigkeit bestehender Vorgaben zur Auslegung von Rechen bzw. deren Übertragbarkeit auf die Feinrechen zu überprüfen, sind Messungen in verschiedenen Feinrechengerinnen unumgänglich. Die Messungen der Fließgeschwindigkeit v1 und v2 in [m/s] im Rechengerinne erfolgten, wie bereits erwähnt, mittels eines kalibrierten mobilen Magnetisch-Induktiven Durchflussmessers (MID) des Typs 201D Current Meter, Hersteller MARSH MCBIRNEY.
Thomas Uckschies

8. Digitale Simulation der Strömungsvorgänge in Feinrechengerinnen

Wie die bisherigen Ausführungen gezeigt haben, ist eine möglichst gleichmäßige Anströmung des Feinrechens unter Berücksichtigung einer Zulauffließgeschwindigkeit v1 von 0,4 m/s bis 0,6 m/s für den Betrieb von Feinrechen vorteilhaft. Um dies zu gewährleisten, müssen die Auswirkungen der Gerinnegestaltung auf die Anströmung des Feinrechens bekannt sein. Nachfolgend soll geklärt werden, ob und unter welchen Randbedingungen die digitale Simulation von Strömungsvorgängen in Rechengerinnen eine geeignete Methode zur Visualisierung der Strömung in Feinrechengerinnen ist.
Thomas Uckschies

9. Sandanfall

Sand beziehungsweise mineralische Partikel vieler Korngrößen allgemein sind ein fester Bestandteil von Rohabwasser. Die Ursachen für den Eintrag von Sand sind vielfältig. In den seltensten Fällen können punktuelle Quellen wie z. B. Baustellen oder Gewerbebetriebe als Ursachen ausgemacht werden. Je nach Entwässerungssystem schwanken die Sandfrachten auf der Kläranlage erheblich. So kann bei einem Trennsystem davon ausgegangen werden, dass durch den geringeren Anschlussgrad von Außengebieten und befestigten Flächen weniger mineralische Partikel auf der Kläranlage anfallen werden. Der einwohnerspezifische Sandanfall und der einwohnerspezifische Anfall an gepresstem Rechengut sind häufig direkt miteinander verbunden, wie die Abb. 9.1 zeigt.
Thomas Uckschies

10. Planungsvorgaben für Feinrechenanlagen

Bei fast allen Überlegungen zur Auswahl und Auslegung einer Feinrechenanlage gilt es, die bestmögliche Mischung aus verlässlicher Rechengutelimination, hoher Betriebssicherheit, niedrigen Investitionskosten und günstigen Betriebskosten zu finden. Die gemeinsame Schnittmenge dieser Eigenschaften stellt den Bereich mit den geeigneten Feinrechenanlagen dar, siehe auch Abb. 10.1.
Thomas Uckschies

11. Fallbeispiele

Die sowohl positiv als auch negativ hervorzuhebenden Fallbeispiele in diesem Kapitel untermauern die vorangegangenen Ausführungen. Sie zeigen sehr anschaulich, dass bei der Umsetzung einer Feinrechenanlage niemals wirtschaftliche Argumente zu erforderlichen Investitionen an erster Stelle stehen sollten. Weiterhin belegen sie, dass zur Konzeption einer Feinrechenanlage umfangreiche planerische Betrachtungen erforderlich sind, die in vielen Fällen nicht erfolgen.
Thomas Uckschies

12. Schlussbemerkungen

Feinrechenanlagen auf Kläranlagen sind weltweit ein fester Bestandteil der Abwasserreinigung auf kommunalen Kläranlagen. Obwohl der Einsatz von Rechen zur Abwasserreinigung seit mehr als 100 Jahren praktiziert wird, sind immer noch viele Fragen nicht hinreichend betrachtet. Dies betrifft z. B.:
  • Wie beeinflussen die Eigenschaften des Einzugsgebietes das betriebliche Ergebnis von Feinrechen?
  • Welche Auswirkungen haben vorgeschaltete Geröllfänge und Grobrechen auf Feinrechenanlagen?
  • Wie muss die Anströmung des Trennelementes gestaltet werden?
  • Für welchen Anwendungsfall ist welcher Rechentyp geeignet?
  • Welche Randbedingungen sind insgesamt planerisch zu berücksichtigen?
Thomas Uckschies

Backmatter

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