Beitrag zur Verbesserung der Reinigung von Abwasserkanälen

Dettmar, Joachim; Dohmann, Max

doi:HT014718426

Beitrag zur Verbesserung der Reinigung von Abwasserkanälen = Contribution for improvement of sewer cleaning

Dettmar, Joachim

2006

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Joachim Dettmar

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2006

UmfangXII, 222 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2005

Genehmigende Fakultät
Fak03

Hauptberichter/Gutachter
Dohmann, Max (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2005-12-16

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-14779
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/60868/files/Dettmar_Joachim.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Bauingenieurwesen (300000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Ingenieurwissenschaften (frei) ; Abwasserableitung (frei) ; Planungsverfahren (frei) ; Bemessung (frei) ; Kanalreinigung (frei) ; großtechnische Untersuchungen (frei) ; mathematisch-numersiche Untersuchungen (frei) ; urban drainage (frei) ; sewer cleaning (frei) ; flushing (frei) ; dimensioning (frei) ; planning (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Die Reinigung der Abwasserkanäle in Deutschland erfolgt derzeit überwiegend mit dem Hochdruckspülverfahren (Hochdruckreinigung). Seit den Anfängen der Hochdruckreinigung (HD-Reinigung) vor etwa 50 Jahren ist dieses Verfahren hinsichtlich der Maschinen- und Gerätetechnik deutlich verbessert worden. Dagegen haben sich die Betriebsstrategien bis heute kaum verändert. Die Anwendung der HD-Reinigung erfolgt heute in den meisten Fällen immer noch nach der so genannten Systemreinigung. Bei dieser Vorgehensweise werden Kanalnetze sukzessive in Zyklen von Monaten oder Jahren ausgehend von den Kopfschächten bis zur Kläranlage gereinigt. Eine zeitnahe und gebietsweite Entfernung von Ablagerungen ist mit der diskontinuierlich und punktuell praktizierten Reinigungsmethode nicht möglich.Eine merkliche Reduzierung oder gar Verhinderung von ablagerungsbedingten Schmutzfrachtstößen bei der Regenwasserentlastung und Abwasserbehandlung in Mischsystemen kann nicht erreicht werden, da eine erneute Ablagerungsbildung bei der HD-Reinigung innerhalb weniger Tage oder Wochen wahrscheinlich ist. Zudem geschieht oft keine Kontrolle der Reinigungsleistung bzw. Prüfung der Notwendigkeit anstehender Maßnahmen, so dass auch saubere Haltungen gereinigt werden. Auch werden zunehmend Schäden an Rohrverbindungen und Kanalwänden aufgrund hoher Druckbeanspruchungen sowie infolge unsachgemäßer Bedienung beklagt. Eine befriedigende Reinigung von Kanalnetzen ist deshalb mit der praktizierten Form des Hochdruckspülverfahrens heute nicht mehr zu erreichen. Im Sinne eines effektiven Gewässerschutzes und zur Verbesserung der betrieblichen Situation sind daher die ohnehin hohen finanziellen Aufwendungen für die Kanalreinigung zu erhöhen und/oder Änderungen bei den Reinigungsstrategien bzw. der Wahl der Reinigungsverfahren vorzunehmen.Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde daher untersucht, ob mit der seit langem bekannten und in den letzten Jahren weiterentwickelten Schwallspülung eine Verbesserung der momentanen Situation zu erreichen ist. Dafür wurden umfängliche Laborexperimente, großtechnische Versuche und mathematisch-numerische Simulationen durchgeführt. Die Laborexperimente haben gezeigt, dass auch kleine Schwallwellen eine signifikante Resuspension sedimentierter Partikel bewirken und daher im Rahmen von Spülmaßnahmen sinnvoll verwendet werden können. Die Ergebnisse der großtechnischen Versuche verdeutlichen, dass Schwallspüleinrichtungen unter bestimmten Randbedingungen sowohl eine Grund- als auch eine Präventivreinigung von Abwasserkanälen bewirken können. Mit Hilfe eindimensionaler Strömungsmodelle wurde unter Variation hydraulischer und baulicher Randbedingungen das Reinigungsvermögen von Schwallwellen ermittelt. Dabei diente die mittlere Sohlschubspannung als Kriterium zur Bestimmung der Spüllängen. Aufbauend auf den Untersuchungsergebnissen wurde ein Planungs- und Bemessungsverfahren für die Schwallspülung entwickelt. Es erlaubt eine problemspezifische Planung von Schwallspülmaßnahmen für eine langfristig erfolgreiche Reinigung von Abwasserkanälen. Die wirtschaftlichen Vorteile der Schwallspülung gegenüber der HD-Reinigung wurden im Rahmen einer Kostenbetrachtung unter Einbeziehung der unterschiedlichen Reinigungsqualitäten der beiden Verfahren deutlich.Die Schwallspülung ist heute eine Alternative für die Reinigung von Kanälen und Kanalnetzen. Durch einen quasi-kontinuierlichen Betrieb von Schwallspüleinrichtungen können Abwasserkanäle dauerhaft ablagerungsfrei gehalten und nachhaltige Verbesserungen beim Gewässerschutz sowie beim Kanal- und Kläranlagenbetrieb erzielt werden.

In Germany the cleaning of sewers takes place predominantly with the high pressure cleaning (jetting). Since the beginnings of the jetting 50 years ago the machine and instrument technique of this procedure was improved significantly. On the other hand operating strategies changed hardly until today. Nowadays, jetting is still applied according to the so called system cleaning in most cases. Starting from the initial reaches and ending at the waste water treatment plant this procedure cleans sewer systems gradually in cycles of months or years. A contemporary and area-wide removal of deposits is not possible with that discontinuously and punctually practiced cleaning method.An appreciable reduction or prevention of shocks of pollution load on storm water overflow discharge and waste water treatment in combined sewer systems caused of deposit cannot be achieved, since a reformation of deposit is probable within a few days or weeks by using the conventional cleaning procedure. Also unsoiled reaches are cleaned because neither control of cleaning performance nor an assessment of demand for attend measures is carried through in advance. In addition increasingly damage to fittings and channel walls are deplored due to high compression stresses as well as due to inappropriate application. A proper cleaning of sewer systems cannot be attained therefore with the form of the jetting practiced today any more. On purpose of an effective water pollution control and for the improvement of the operational situation therefore the anyway high financial expenses for sewer cleaning are either to be increased and/or changes of the cleaning strategies and/or the choice of cleaning methods are necessary.In context of the available thesis it was therefore examined whether an improvement of the current situation can be achieved by sewer flushing which is common for a long time and was enhanced during the last years. Following extensive laboratory experiments, field studies and mathematical-numerical simulations were accomplished. The laboratory experiments showed that also small flushing waves cause a significant resuspension of settled particles and can therefore be used successfully in the framework of flushing measures. The results of the field studies clarify that flushing devices can cause both a basic and a preventive cleaning of sewers within certain boundary conditions. Varying hydraulic and structural boundary conditions cleaning performance of flushing waves was determined by one-dimensional flow models. The average bottom shear-stress served as criterion for the determination of flushing lengths. Basing on the results of these investigations a planning procedure for the flushing was developed. It permits a problem-specific planning of flushing measures for successful cleaning of sewers on a long term basis. The economic advantages of the flushing in relation to the jetting became apparent in context of a consideration of costs including the different cleaning qualities of the two methods.Today the flushing is an alternative for cleaning of sewers and sewer systems. Sewers can be kept in durably deposit-free, lasting improvements on water pollution control as well as on operation and maintenance of sewers and treatment plants can be obtained by a quasi-continuous application of flushing devices.

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