Umbau der Mischkanalisationen in Stadt Kunming

3. Begriffe des Mischsystem und Trennsystem

Auf der ATV-A105 `Wahl des Entwässerungssystems´ stehen folgende Begriffe.
3.1 Mischsystem

Im Mischsystem werden häusliches, gewerbliches und industrielles Schmutzwasser und das Niederschlagswasser im Gegensatz zur Trennkanalisation gemeinsam in einer Kanalisation abgeleitet. Aufgrund der begrenzten Leistungsfähigkeit der Kläranlage und um aus technischen und wirtschaftlichen Erfordernissen den Kanalquerschnitt zu begrenzen, werden im Mischsystem an geeigneten Stellen Regenentlastungsbauwerke oder Regenrückhalteräume angeordnet.

3.2 Trennsystem

Im Trennsystem werden häusliches und betriebliches Schmutzwasser im Schmutzwasserkanal, das Niederschlagswasser getrennt im Regenwasserkanal abgeleitet. Während das Schmutzwasser der Kläranlage zugeführt und dort gereinigt wird, kann der Niederschlagswasserabfluß in natürliche oder künstliche Gewässer eingeleitet werden. Die Einleitung von unverschmutztem Wasser wie Quell-, Brunnen-, Kühl- oder Dränwasser in den Regenwasserkanal kann zu höheren Kosten bei einer ggf. Erforderlichen Regenwasser-behandlung führen.

4. Beurteilung der beiden Systeme gegen Ist-Zustand der Kunming

Das wasserwirtschaftliche Ziel des Siedlungsentwässerungssystem is es, nicht behandlungsbedürfiges Nieschlagwasser nach Möglichkeit zu versickern oder direkt einem oberidischen Gewässer zuzuleiten, gleichzeitig Schmutzwasser und behandlungsbedürfiges Niedschlagwasser abzuleiten und zu renigen. Durch beide vorgesagten Systems könnte das Ziel erreicht werden. Der Unterschied zwischen beiden System ist, wie das Regenwasser eingesammlt und behandelt wird.

Bei dem Mischsystem wird das Regenwasser zu einem Regenwasserentlastungsbauwerk abgeleitet und dort behandelt und danach in ein Gewässer überläuft. Dafür sind Regenwasserentlastungsanlagen und Regenwasserbehandlungsanlagen sehr wichtig und sie funktionieren so, dass Regenstrombelastung in Kanalisation durch Regenwasserentlastungsanlagen zeitlich und ortlich entlastet wird und Verschmutzungsbelastung durch Regenwasserbehandlungsanlage geringt wird. Sie verteilen das unbehandlungsbedürfige Regenwasser zu überläufen, und gleichzeitig das behandlungsbedürfige Regenwasser zu speichen und nach Regen zur Kläranlage oder Regenwasserbehandlungsanlagen abzuleiten und zu behandeln. So bieten Mischsysteme sich an:

- bei weit entfernten Gewässern;

- bei gutem Gefälle;

- bei beengten Bauverhältnissen;

- bei einem hohen Anteil an behandlungsbedürftigem Niederschlagswasser;

- in Verbindung mit Abwasserteichanlagen .

Bei dem Trennsystem wird das Regenwasser in Regenwasserleitungen eingesammelt. Nach einer mechanischen Vorbehandlung und einer weitgehende biologischen Reinigungsstufe wird Regenwasser versickt oder in Gewässer abgeleitet. Das Trennsystem ist erfolgreich für Kläranlage, weil das Ankommmen und Belastung des Schmutzwasser in jeder Zeit gleich sind, so ist der Betrib der Kläranlage einfächer. So bieten Trennsysteme sich an:

- bei nahen Gewässern;

- bei geringem Gefälle, hohem Grundwasserstand;

- bei einem hohen Anteil an nicht behandlungsbedürftigem Niederschlagswasser;

- bei kleinen technischen Kläranlagen oder Pflanzenkläranlagen;

- bei stufenweisem Ausbau von Kanalisationsnetzen.

Entscheidend für einen effektiven Gewässerschutz ist, welcher Anteil der vom abgeleiteten Schmutz-, Regen- oder Mischwasser mitgeführten Schmutzfracht durch Reinigungsmaßnahmen erfaßt werden kann. Daher ist nicht allein der Wirkungsgrad der Kläranlage, sondern auch die Konzeption der Kanalisation mit ihren Regenentlastungen und Regenwasserbehandlungsanlagen für die Reinhaltung der Gewässer maßgebend. Nach ATV-A105 Wahl des Entwässerungssystems hängt sich die Auswahl des Entwässerungssystemes wesentlich davon ab:

-Art, baulicher Zustand, hydraulische Leistungsfähigkeit des Ist-Entwässerungssystems;

- Lage, Aufnahmefähigkeit, Hochwasserstände und Güte der Gewässer;

- Beschaffenheit der Einleitungen in das System;

- Art und Dichte der Bebauung;

- Versickerungsfähigkeit, stoffliche Vorbelastung der Böden;

- Wasserschutzzonen, Überschwemmungsgebiete;

- Topographie, Grundwasserstände;

- Art und Leistungsfähigkeit vorhandener Kläranlagen.

Auf anderer Seit spielt Baukosten und Betriesbkosten auch eine wichtige Rolle, wenn eine Entwässerungssystem ausgewählt wird. Dabei sind nicht nur die Kosten des öffentlichen Entwässerungssystems, sondern auch die für die Grundstücksentwässerung erforderlichen Aufwendungen zu berücksichtigen.

In China ist es üblich, in der Städte ein Trennsystem vorgesieht und geplannt zu werden, aber das Problemlösen ist nicht so einfach. Es ist schwer, ein Mischsystem zur Trennsystem umzubauen. Auf diesem Fall ist es notwendig, ein vollständiges Regenwasserleitungssystem und ein volllständiges Schmutzwasserleitungsystem aufzubauen. Das heißt, dass in jeder Haushalt sowie unter jeder Straße eine Regenwasserleitung und eine Schmutzwasserleitung aufgelegt werden sollen. Die Baukosten sind deswegen sehr hoch und die Bautechnik sind auch sehr kompliziert. Dafür sollen die Baukosten, Bauzeit, Bautechnik und Effekt des Umbaus sollen genau und aufmerksam beachtet werden, sonst die Ziele des Umbau nicht mehr erreichen können. Auf anderer Seit ist Trennsystem nicht unbedingt besser als Mischsystem. Nach ATV-A 128 „Richtlinien für die Bemessung und Gestaltung von Regenentlastungsanlagen in Mischwasserkanälen“ (Ausgabe 4/92) war es, daß die CSB-Belastung der Gewässer durch Regenentlastungsanlagen aus der Mischwasserkanalisation der von Regenwassereinleitungen aus Trennsystemen entspricht. Das gut geplannte Mischsystem kann die gleiche Auswirkung für Gewässerentlastung erreichen.

Früher entschied die Kunmingische Stadtsregierung, ein Trennsystem auf dem vorhandenen Mischkanalisation umzubauen, und unter finanzieller Unterstützung von Weltbank hat Stadtsregierung versucht, die Mischsystem im Stadtzentrum zur Trennsystem umzubauen. Dabei wurden drei Hauptleitungen für Schutzwassererfassungen mit sogenanten Pipejackingtechnik neu aufgebaut. Das Projekt kostet 24 Millionen Euro und dauert von Konstruktion, Ausschreibung, Baudurchführung bis zum Baufertigung 5 Jahre, davon ist 3 Jahre für Bauen. Die Stadtverkehr war wärend Bauzeitraum sehr schwer zu organizieren. Wenn das Projekt schließlich beschafft wird, findet man erst, dass wegen größer Investitionen und schwierige Bauausnahme es fast unmöglich ist, die originale Mischleitungen zwischen Haushalt und kommunale Kanäle zu getrenten Schmutzwasserleitungen und Regenwasserleitungen umzubauen. Daher kannte die Projektsziele nicht mehr erreichen und diese Versuch ist mit verschwendung von Millionen Euro zum End gegangen. Die Eutrophierungssituation der DianchFunktionen wurde nämlich nicht mehr verbessert. Daran muss man denken, wie man auf technischen, wasserwirtschaftlichen und wirtschaftlichen Gründe die geeignete Umbaumaßnahme vorhandenes Entwässerungssystems auswählen, damit die Schmutzfracht, die durch Kanäle in Gewässer gelangt, zu reduzieren und gleichzeitig Hochwasser zu entlasten.

5. Varianten von Umbau des Entwässerungssystems in Kunming

5.1 Ziel des Umbaus

Durch Umbau des Entwässerungssystem werden die folgende Ziele erreicht:

- durch die Maßnahmen der Regenwasserentlastung vermeidet den Regenwasserstrom in die Kanasination;

- durch die Maßnahmen der Regenwasserbehandlung reduziert bestmöglich Schmutzfracht, die durch Niedschlag entstehen und möglich zur Gewässer zu gelangen sind;

- Die Maßnahmen auf technischen, wasserwirtschaftlichen und wirtschaftlichen Gründe geeignet sind.

5.2 zentrale Mischwassersammlung mit Regenwasserentlastung (Variante 1)

Die Stadtsregierung Kunming hat nach der ersten Versuch geplannt, einen riesigen Kanal mit Durchmesser von 4.5 Meters am Nordufer der Dianchi einzubauen. Diese Kanal wird als letzte Barriere funktionieren, um die Schmutzfrcht abzufangen. Das heißt, dass alle in Einzuggebiet entstehende Mischwasser inklusive Hochwasser, die die Klärwerks nicht reinigen können, in diese Kanal eingeleitet werden und durch einen Tunnel zu anderer Flussgebiet ausgeliefert werden. Der Tunnel wurde vor sechs Jahren für Hochwasserentlastung der Dianchi aufgebaut. Um Mischwasser zu erfassen sind Pumpwerks notwendig und die gesammelte Mischwasser werden in neugebauten Klärwerk behandelt. Diese Klärwerk leget am End der Tunnel zwar in anderer Flussgebiet und wird in Zukunft mit Kapazität von 300,000 Tonenn pro Tag eingebaut. Die Hochwasserentlastungsanlagen werden diesem Kanal entlang stehen. Die ganze Syetem ist auf Abbildung 6. gezeigt.

Nach Topographie, hydraulische Zustand der Flüsse und vorhandenen Kanalisation sind Sieben Einzuggebiete in der Stadt getrennt. Außer einer Einzuggebiet, die in der Nähe von Nordufer der Dianchi legt, steht schon in jeder Einzuggebiet eine Klärwerk. Diese Klärwerke sind mit Denitrifikation- und Entphophatstechnik aufgebaut und können höhere Reinigungsaufgabe shaffen. Deswegen ist bei Variante 2 bestmögliche Benutzung vorhandener Klärwerke bemerkt. Auf diesem Fall ist die dezentrale Regenwasserentlastung sinnvoll, weil durch die dezentrale Regenwasserentlastung mit niedrigen Baukosten und Betriebskosten die Strombelastung der Klärwerk und Kanalisationen reduziert werden kannte und danach durch Regenwasserbehandlung die Schmutzfracht in Regen- oder Mischwasser auch möglich entfernt werden kannte. In jeder Einzuggebiet werden einige Regenwasserbelastungsanlagen mit Regenwasserbehandlung eingebaut. Das System ist auf Abbildung 8 gezeigt.

5.3.1 Schmutzwasseererfassung

Zur Zeit ist Schmutzwasser nicht völlig mit Kanäle angeschlossen. Ein paar Flüsse, die durch die Stadtzentrum fliesen, funktionieren als Kanäle und sammeln das Schmutzwasser in Trockenwetter und entlastet Hochwasser in Regenwetter. Deswegen ist es erfordlich, entlang dem Ufer dieser Flüsse ein Sammlungsleitung einzubauen. Diese Leitungen sollen abhängig von hydraulischen und topographischen Zustand mit Hauptsammlungsleitung angeschlossen werden. Danach sollen diese Flüsse mit ökologischen und hydraulischen Bedenken saniert werden. Wenn diese Flüsse schon bedeckt sind und die Sanierung nicht einfach durchzuführen ist, können diese Flüsse auch als Kanäle bedacht werden und auf diesem Fall ist das Sammlungsleitungbauen nicht nötig, aber eine Regenentlastungsanlage muss an der geeigneten Stelle z.B. Umgebung der Stadt angeordet werden.

5.3.2 Regenwasserentlastung und -behandlung

Aufgabe der Regenwasserentlastung ist es, den Regenabfluß zur Kläranlage so zu begrenzen, dass dort die angestrebten Ablaufwerte eingehalten werden und gleichzeitig die stoßweisen Belastungen des Gewässers aus Regenwasserentlastungen in vertrebaren Grenzen bleiben. Ein Zwischenspeichungsraum ist wegen Regenwasserentlastung notwendig und diese Zwischenspeichungsraum kännte durch die Regenwasserrückhaltebecken sowie die Stauraumkanäle bekommen werden. In der Stadt kannte ein paar Flüssee, die schon bedeckt sind, als Stauraumkanäle verwandet werden.

In jeder Einzuggebiet sollen diese Zwischenspeichungsräume zur Verfügung stehen. Nur das behandlungsbedürfige Regenwasser sollen zuerst in diesem Zwischenspeichungsraum gespeicht werden und nach dem Regen zur Regenwasserbehandlungsanlage z.B. Bodenfilter sowie Klärwerk eingeleitet werden. Das unbehandlungsbedürfige Regenwasser soll direkt durch Regenentlastungsanlagen z.B. Regenüberlaufe zur Flüsse eingeleitet werden. Die Ermittlung des erforderlichen Zwischenspeichervolumens erfolgt für das gesamte Einzugsgebiet einer Kläranlage oberhalb des letzten Entlastungsbauwerkes. Die zur Bemessung benötigten Flächen, Abflüsse, Fließzeiten, Schmutzkonzentrationen und Gebietskenngrößen beziehen sich auf diesen Punkt im Netz. Zur Überprüfung von Ist-Zuständen ist statt des Bemessungszuflusses der tatsächliche Kläranlagenzufluß zu verwenden. Nach das Verfahren, die auf dem Kapitel 7 von ATV-A128 ‘Richtlinien für die Bemessung und Gestaltung von Regenentlastungsanlagen in Mischwasserkanälen stehen, kann die Volumen berechnt und bestimmt werden. Die Lage der Regenwasserentlastungsanlagen ist auf Abbildung 8. gezeigt und soll so bedenkt,

- genuge Flächen für Regenrückhaltebecken und Regenbehandlungsanlage

- in der Nähe von Flüsse

- Vermeidung der Pumperhebung

Für Regenwasserbehandlung ist naturnahe Verfahren geeignet, weil wegen der relativ niedrigen Schmutzbelastung des Regenwassers die gute Reinigungswirkungen erreichen können und die Betriebskosten der naturnahen Verfahren auch niedriger als andere Verfahren ist. Naturnahe Verfahren zur Abwasserbehandlung nutzen eine gezielt strukturierte, naturähnliche aber künstliche geschaffene Umgebung aus Wasser, Boden und ggf. Pflanzen, um die biologischen Abbauprozesse der Mikroorganismen zu fördern. Im Gegensatz zu technischen Kläranlagen kommen naturnahe Verfahren ohne technische Belüftungsaggregate aus und benötigen somit nur ein Minimum an Fremdenergie.In diesem Sinne können sie also als besonders nachhaltig bezeichnet werden. Um Flächen möglich zu reduzieren, ist ein Bodenfilter für Regenwasserbehandlung bedenkt. Für den Bodenfilter ist relativ kleine Flächen nötig und gleichzeitig sind Filtration, Nitrifikation und Hygienisierung erreichbar.

5.4 Evaluierung beider Varianten

In der Variante 1 ist Wasserbilanz in der Einzuggebiet vernachlässsigt. Die Reinwasser sind für Dianchi erfordlich, sonst wird der See zur Vernichtung entwirken. Die gereinigte Abwasser und behandelte Regenwasser können als Ergänzungswasser den See pflegen. Außendem sind sehr höhe Investitionen und Betriebskosten unter Variante 1 nötig. Es ist wirtschaftlich, das Regenwasser ohne Transport langer Strecke behandelt zu werden. Nach der Begiff der Mischsystem werden Regenwasserentlastung und Regenwasserbehandlung im Mischsystem angeordnet und die Regenwasserentlastungsanlage und Regenwasserbehandlungsanlage sind vor allem die wichtige Bestandteile der Mischsystem. Im Vergleichen zur Variante 1 hat Variante 2 die Probleme gelöst. In der Variante 2 werden alle vorhandene Entwässerungsanlagen (Kanäle, Klärwerk) bestmöglich benutzt und die betriebskosten der Variante 2 ist im Vergleichen zur Variante 1 zusehends geringer. Aufgrund der Technik und Wirtschaftlichkeit ist Variante 2 für die Ist-Zustand von Stadt Kunming geeignet.

6. Zusammenfassung

Die kommunale Entwässerungssystem ist besonder systematisch. Wenn es nötig ist, diese System umzubauen, muss man besonderer auf hydraulischen und topographischen Ist-Zustand aufpassen, außer technischen Grundlage ist die Wirtschaftlichkeit der Maßnahme auch wichtig und sinnvoll.

Aufgrund der begrenzten Leistungsfähigkeit der Kläranlage und um aus technischen und wirtschaftlichen Erfordernissen den Kanalquerschnitt zu begrenzen, werden im Mischsystem an geeigneten Stellen Regenentlastungsbauwerke oder Regenrückhalteräume angeordnet. Das Mischsystem soll mit Regenwasserentlastung und Regenwasserbehandlung funktionieren. Ein Mischentwässerungssystem ohne Regenentlastung und Regenbehandlung kann kein Mischsystem genannt werden.

Die Regenwasserbehandlung soll möglichst an Entstandort und -stelle gemacht werden, lange Weg Transport des Regenwassers ist nicht wirtschaftlich, weil es normalerweise die Energie braucht.

7. Literatur

[1] Vorträge über Abwasser Herr Thilo Burkard

[2] ATV-A105 Wahl des Entwässerungssytems

[3] ATV-A128 Richtlinien für die Bemessung und Gestaltung von Regenentlastungsanlagen in Mischwasserkanälen

[4] Abwasser Technik und Kontrolle V.Neitzel, U.Iske