Vakuumkanalisation

Stadtentwässerung

Verfahren der Vakuumentwässerung

Die Unterdruck- oder Vakuumentwässerung ist ein besonderes Entwässerungsverfahren und gehört zu den allgemein anerkannten Regeln der Technik. Dieses Verfahren ist ausschließlich bei Trennsystemen anzuwenden und bietet Vorteile bei geringem Geländegefälle, hohem Grundwasserstand oder Trinkwassereinzugsgebieten und ungünstigen Untergrundverhältnissen.

Die möglichst am Tiefpunkt errichtete Vakuumstation baut einen Unterdruck im Netz von 0,6 - 0,7 bar auf und saugt so das Abwasser als Wasser-Luft-Gemisch portionsweise (je 8 bis 15 l) in das Vakuumnetz und letztendlich zum Sammelbehälter an der Vakuumstation. Bei jedem Saugvorgang wird das 5 fache an Luft mit in das System eingesaugt. Von der Station aus befördern Pumpen das Abwasser weiter zur Kläranlage. Das Vakuumnetz ist ein Sammelsystem, bestehend aus Druckrohrleitungen PEHD DN 80 bis 100 SDR 11 und kann in einer verminderten Verlegetiefe eingebaut werden.

 


Schema der Vakuumentwässerung nach ATV-A 116 (1996)

Die geringe Verlegetiefe sowie eine überwiegend geschlossene Bauweise (Spülbohrverfahren) ermöglichen erhebliche Bauzeitverkürzungen und Minderungen der für Freigefälleleitungen kennzeichnenden Beeinträchtigungen des Verkehrsraumes. Hindernisse, wie querende Versorgungsleitungen, können unter- bzw. überfahren werden. Die Vakuumleitung ist im Gegensatz zu Freigefälle- und Druckleitungen praktisch wartungsfrei. Leckagen und Störungen werden direkt gemeldet und können geortet und beseitigt werden. Der Wartungsaufwand beschränkt sich auf die Vakuumstation und die Ventile in den Hausanschlussschächten. Aus ökologischer Sicht ist die Minimierung des Fremdwasseranteils im abzuleitenden Schmutzwasser als positiv einzustufen. Die permanente Aufrechterhaltung des Unterdruckes im Vakuumnetz bedeutet einen nicht unerheblichen Energieaufwand.

Jeder Hausanschluss erhält ein Absaugventil, das ist in einem speziellen Hausanschlussschacht integriert ist. Vor dem Ventil befindet sich ein Abwassersammelraum. Sobald sich eine bestimmte Wassermenge angesammelt hat (15 l), öffnet sich das Ventil (ohne zusätzliche Stromzufuhr), so dass das Abwasser in das Vakuumsystem abgesaugt wird. Das Ventil schließt sich wieder, wenn eine bestimmte Menge Luft nachgesaugt wurde. Die Leitungsverlegung erfolgt mit langen Gefälleabschnitten und kurzen Steigungsstücken (Sprüngen). Da in unserem Beispielsprojekt „Wobeck“ in der Samtgemeinde Heeseberg, Niedersachsen, ausreichend Gefälle vorhanden ist, konnte die Kanalleitung weitgehend parallel zum Gelände in frostfreier Tiefe mit vergleichsweise wenigen Steilstücken verlegt werden. Diese Sprungstücke gewährleisten an dieser Stelle einen Abwassersammelraum im Kanal, der das Vakuum von Sprung zu Sprung überträgt. Ein Hindernis kann durch einen Sprung überwunden werden.  

Unsere Realisation im Ortsteil Wobeck (Gemeinde Twieflingen) der Samtgemeinde Heeseberg im Jahr 2003/2004

Im September 2001 beauftragte die Samtgemeinde Heeseberg das Ingenieurbüro Blumberg mit der Planung einer kostengünstigen Ortsentwässerung mit Ortsteilkläranlage unter dem Vorbehalt, die nach wichtigen Planungsstufen immer detaillierter erfassten Kosten der Abwasserentsorgungslösung der Gemeinde vorzustellen. Im Rahmen der Bearbeitung wurden mehrere Verfahren der Schmutzwasserableitung in Bezug auf ihre Wirtschaftlichkeit untersucht. Ebenfalls ist der Aspekt der Abwasserbehandlung vor Ort und eine Überleitung zur vorhandenen Kläranlage nach Twieflingen auf die Gesamtwirtschaftlichkeit betrachtet worden. 
Nach Prüfung aller ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkte ergab sich eine Schmutzwasserableitung in der Ortslage Wobeck mittels Vakuumentwässerung und die Überleitung der gesammelten Schmutzwässer zur Kläranlage nach Twieflingen mittels Druckleitungen als vorteilhafteste Lösung. Nach dem Beschluss des Gemeinderates von Wobeck und der Samtgemeinde wurde das Ingenieurbüro Blumberg beauftragt, die Ausführungsplanung für die Schmutzwasserableitung mittels Vakuumentwässerung in Wobeck zu erstellen und die Ausschreibung und Bauleitung zu übernehmen.

Hausanschlüsse

Um an den Hausanschlussschächten einen Unterdruck von 0,2 bar zu gewährleisten und die Leitungen nicht mit zuviel Abwasser (im Verhältnis zur angesaugten Luft) zu überfluten, ist die Einwohnerzahl pro Meter Netzlänge nach ATV  A 116 begrenzt. In Wobeck entspricht die spezifische Anschlussgröße mit 0,15 E/m bei ca. 1800 m Netzlänge dem ATV - Regelfall.


Hausanschlussausbildung im Vakuumsystem

 



Hausanschlussschacht in Anlehnung an das System Roediger

Die Hausanschlüsse wurden in der Nennweite DN 80 (PEHD 90 x 8,1) realisiert. Laut DIN EN 1091 ist ein Notstauraum von 25% des täglichen Schmutzwasservolumens vorzusehen. Beim gewählten Ansatz sind dies ca. 38 l/E. Bei der Anwendung des Systems Roediger wurde der Sammelraum, wie in Abbildung dargestellt realisiert.

Regeleinbauten zur Betriebssicherung

Für einen sicheren Betrieb ist es erforderlich, an allen Einmündungen von Nebenleitungen Absperrorgane in die Nebenleitung einzubauen, um im Havariefall den entsprechenden Strang außer Betrieb nehmen zu können und im verbleibenden Teil des Netzes die Betriebssicherheit wieder herzustellen. 
Weiterhin werden Absperreinrichtungen in regelmäßigen Abständen (< 450 m) als Streckenschieber vorgesehen. Als Absperrorgane kommen spezielle unterdruckfeste und vakuumdichte Absperrschieber zum Einsatz. Diese werden als Ausrüstungsgegenstand von den Systemanbietern geliefert.
Inspektionen dienen zur Überprüfung des Rohrnetzes im Falle von Störungen und zum Einführen von aufblasbaren Absperrbällen in den Leitungsstrang zur Leckageortung. Die Inspektionen sind senkrechte Standrohre (d = 90 mm bzw. d = 110 mm),die mit einem Spezialverschluss verschlossen werden. Als Abschluss einer Haupt- oder Nebenleitung wird an das Ende eines Rohrstranges eine Endinspektion gesetzt. Die Einbindung in die Oberfläche erfolgt mit Hilfe einer Schieberkappe.

Vakuumstation 

Die Ausrüstung der Vakuumstation umfasst im Beispielsfall „Wobeck“ drei Vakuumpumpen, zwei Schmutzwasserpumpen, einen Vakuumtank, Rohrverbindungen, Armaturen, Lüftungseinrichtungen, die Energieversorgung und die MSR - Steuerung. Alle Anlageteile wurden in einem Betonfertigteilbauwerk eingebaut. Als Umhausung wurde eine Fertigteilgarage für die Zwecke des Anlagenbaues als Technikgebäude modifiziert. Das Bauwerk hat eine Außenfläche von ca. 5,4 x 3,0 m und ist ca. 2,9 m hoch. Äußerlich hat dieses Technikgebäude das Erscheinungsbild einer Standardgarage. 
Optional wurde für die Abluftreinigung ein Biofilter mit zusätzlichem Hausanschlussschacht für den Erdeinbau vorgesehen.


Zusammenfassung

Mit der schrittweisen Entwicklung eines Abwasserentsorgungskonzeptes für die Ortslage Wobeck der Samtgemeinde Heeseberg wurde eine kostenoptimierte Lösung für die Einwohner Wobecks erarbeitet. Die geplante Ableitung der Schmutzwässer erfolgt im Unterdruckverfahren. Die kombinierte Bauweise aus geschlossener und offener Verlegung hat die Eingriffe auf Grundstücken und gegenüber dem vorhandenen Vegetationsbestand minimiert. Durch die verringerten Erdmassenbewegungen wurde sowohl in verkehrstechnischer als auch in bautechnologischer Sicht der geringste Aufwand betrieben. 

Mit dem Bau wurden etwa 2.500 m Rohrleitung aus PEHD mit einem Außendurchmesser von 90 und 125 mm in Tiefenlagen zwischen 1,0 und 3,0 m neu verlegt. Vorrangig wurde dazu die geschlossene Bauweise angewendet (Spülbohrverfahren).