C SIEDLUNGSENTWÄSSERUNG

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1 Inhalt 1 Einleitung...1 A GRUNDLAGEN 2 Systemanalyse und Massenbilanz Charakterisierung von Wasser Charakterisierung von Klärschlamm Wasserbedarf, Abwasseranfall Schmutzstoffanfall und Temperatur...93 B WASSERVERSORGUNG 7 Wasserversorgung Wasserbeschaffung Wasseraufbereitung Wasserspeicherung Wasserverteilung, Netz C SIEDLUNGSENTWÄSSERUNG 12 Siedlungsentwässerung Siedlungshydrologie Entwässerungsverfahren Mischwasserbehandlung Technik der Siedlungsentwässerung Entwässerungsplanung D ABWASSERREINIGUNG 18 Abwasserreinigung Mechanische Abwasserreinigung Biologische Abwasserreinigung Physikalische Reinigungsverfahren Umfeld und Kosten der Abwasserreinigung Kleinkläranlagen E BEHANDLUNG VON KLÄRSCHLAMM 24 Entsorgung von Klärschlamm Verfahren der Schlammbehandlung F LITERATUR UND SACHVERZEICHNIS 26 Literatur Sachverzeichnis...417

2 VIII Inhalt 1 Einleitung Umschreibung des Fachgebiets Si edlungswasserwirtschaft Geschichte der Siedlungswasserwirtschaft Wasserkreislauf in Siedlungen Wasserbeschaffung und Wasserversorgung Siedlungsentwässerung Abwasserreinigung Behandlung und Unterbringung von Klärschlamm Gewässerschutz Siedlungswasserwirtschaftliche Planung Wert und Kosten der Siedlungswasserwirtschaft Fazit Systemanalyse und Massenbilanz Einleitung Systeme und deren Abgrenzung Die Stoffbilanz Ideale Reaktoren Der Chargenreaktor Der ideale Rührkessel Der Röhrenreaktor Anwendung der Bilanzgleichung Speicherung Speicherung und Transport Keine Speicherung: Stationärer Zustand Keine Umwandlung: Konservativer Stoff Charakterisierung von Wasser Vorbemerkungen Summenparameter und Einzelstoffe Filtration, gelöste und partikuläre Stoffe Filtration Abfiltrierbare Stoffe, TSS Glühverlust der abfiltrierbaren Stoffe, VSS Glührückstand der abfiltrierbaren Stoffe Organische Stoffe Chemischer Sauerstoffbedarf CSB Biochemischer Sauerstoffbedarf in 5 Tagen, BSB Organisch gebundener Kohlenstoff, TOC, DOC, POC Stickstoff Formen von Stickstoff Ammonium und Ammoniak Organisch gebundener Stickstoff, Kjeldahl-Stickstoff Nitrit und Nitrat Totaler Stickstoff, TN, gelöster Stickstoff, GN...43

3 Inhalt IX Elementarer Stickstoff, N Phosphor, TP, GP, PO 4 -P ph-wert und ph-puffersystem ph-wert ph-puffer Alkalinität, Säurebindungsvermögen, SBV Wasserhärte Gelöster Sauerstoff Physikalische Analysen Leitfähigkeit Temperatur Dichte Viskosität, Zähigkeit Oberflächenspannung Geruch und Geschmack Mikrobiologische und hygienische Parameter Escherichia coli Beurteilung von Wasser Grenzwerte und typische Analysen Flusswasser, Seewasser, Grundwasser Niederschlag und Regenwasser Trinkwasserzusammensetzung Städtisches und kommunales Abwasser Abwasser bei Regenereignissen, Mischwasser Probenahme Charakterisierung von Klärschlamm Trockensubstanz TS und Trockenrückstand TR Glühverlust und Glührückstand Zusammensetzung von Klärschlamm Wasserbedarf, Abwasseranfall Wasserbedarf und Abwasseranfall Trinkwasserbedarf Nomenklatur Wasserverbrauch Jahresgang des Wasserverbrauchs Tagesgang des Wasserverbrauchs Prognosen des Wasserbedarfs Planungswerte für einzelne Versorgungsgebiete Löschwasser Abwasseranfall Herkunft des Abwassers Nomenklatur Betriebserfahrungen Dimensionierungswerte...88

4 X Inhalt 5.5 Zukünftige Entwicklung und Planung Zusammenfassung: Typische Wassermengen Schmutzstoffanfall und Temperatur Herkunft der Schmutzstoffe Anforderungen an die Belastungsangaben Einwohnergleichwerte (EG) Jahresgang der Belastung Tagesgang der Belastung Wochengang der Belastung Abwassertemperatur Jahresgang der Temperatur Tagesgang der Temperatur Wasserversorgung Ziele der Wasserversorgung Mittel der Wasserversorgung Wasserbeschaffung Schutzzonen Wasseraufbereitung Pumpwerke Wasserspeicherung Wasserverteilung Hausinstallationen Überwachung Administration, Finanzplanung Planung Wasserbeschaffung Wasserarten und -Vorkommen Fassung von Quellwasser Fassung von Grundwasser Berechnungen zum vollkommenen Filterbrunnen Fassung von Seewasser Grundwasseranreicherung Schutz von Wasserfassungen (Schutzzonen) Wasseraufbereitung Desinfektion Langsamsandfilter Schnellfilter Aktivkohleadsorption Koagulation und Flockung Sedimentation Mikrosiebe Vorfiltration...140

5 Inhalt XI 9.9 Abtrennung von partikulären Stoffen Entfernung von Eisen und Mangan Entsäuerung Enthärtung Mehrstufige Aufbereitungsverfahren Wasserspeicherung Aufgabe der Wasserspeicher (Reservoire) Art der Wasserspeicher Hochbehälter Tiefbehälter Standort und Höhenlage Speichervolumen Löschreserve Bilanzierung eines Trinkwasserspeichers Hygienische Anforderungen Gestaltung eines Trinkwasserspeichers Spezialfälle Wasserturm Löschwasserbehälter Druckwindkessel Wasserverteilung, Netz Stationäre Rohrhydraulik Grundlagen der Rohrhydraulik Äquivalente Rohrleitungen Typische Fliessgeschwindigkeiten Pumpen Dimensionierung von Kreiselpumpen Bedarf an Förderhöhe Charakterisierung der Pumpenleistung Betriebspunkt einer Kreiselpumpenanlage Serie- und Parallelbetrieb von Pumpen Anordnung von Pumpen Wasserverteilung: Netzberechnungen Elemente eines Verteilnetzes Einfache Netzberechnungen Elektronische Netzberechnung Gestaltung von Verteilnetzen Druckhaltung Druckzonen Hydraulische Lastfälle - Ziele der Bemessung Sonderbauwerke Druckreduzierventile Druckbrecherschacht Zonenpumpwerke...183

6 XII Inhalt 11.7 Instationäre Vorgänge: Der Druckstoss Druckstoss nach Joukowsky Massnahmen gegen Druckstösse Der hydraulische Widder Mess-, Steuer-, Regel- und Fernwirktechnik Planung der Wasserversorgung Planungshorizont Kosten der Wasserversorgung Siedlungsentwässerung Aufgaben der Siedlungsentwässerung Prozesse der Siedlungsentwässerung Wie sollen Siedlungen entwässert werden? Elemente der Siedlungsentwässerung Siedlungshydrologie Einführung in die Siedlungshydrologie Charakterisierung von Regen Intensität von Starkregen Abflussbeiwert von Siedlungsgebieten Maximaler Regenabfluss Jährlichkeit des Regenereignisses Reduzierte Fläche Massgebende Regenintensität Fliesszeitverfahren Entwässerungsverfahren Historische Entwicklung Grundlagen Mischsystem Trennsystem Qualifiziertes Trennsystem Reale Systeme Alternative Systeme Flankierende Massnahmen Mischwasserbehandlung Problemstellung Konzept der Mischwasserbehandlung Auswirkungen der Mischwasserbehandlung Fallbeispiel Regenüberlaufbecken Fallbeispiel Vorklärung Fallbeispiel Ammonium Technik der Siedlungsentwässerung Technische Elemente der Siedlungsentwässerung...239

7 Inhalt XIII Liegenschafts- und Strassenentwässerung Retention und Drosselung Kanalisationen Kontrollschächte Kanalvereinigungen Profilwechsel Absturzbauwerke Düker Entlastungsbauwerke Drosselstrecken Regenbecken Siebe und Rechen Abwasserpumpwerke Drosselorgane Einleitbauwerke Versickerungsanlagen Sanierungsleitungen Hydraulische Berechnungen Grundsätze / Lastfälle Freispiegelleitungen Steilleitungen Gefällswechsel Modelle der Siedlungsentwässerung Entwurf von Kanalnetzen Abflusssteuerung im Entwässerungsnetz Messtechnik Betrieb der Siedlungsentwässerung Entwässerungsplanung Generelles Kanalisationsprojekt (GKP) Genereller Entwässerungsplan (GEP) Rollenteilung zwischen Politik und Ingenieur Abwasserreinigung Aufgaben der Abwasserreinigung Einleitbedingungen von Kläranlagen Fliessschema einer Kläranlage Mechanische Abwasserreinigung Mechanische Vorreinigung Rechen Sand- und Fettfang Dimensionierungsmodell für die Sedimentation Vorklärung Aufgabe und Leistung der Vorklärung Gestaltung und Dimensionierung des Vorklärbeckens...302

8 XIV Inhalt Emscherbrunnen Chemische Abwasserreinigung Biologische Abwasserreinigung Ziel der biologischen Abwasserreinigung Mikrobiologische Prozesse Wachstum Zerfall Hydrolyse Abbau organischer Stoffe, heterotrophe Organismen Nitrifikation Denitrifikation Nährstoffbedarf der Mikroorganismen Unterschiedliche biologische Verfahren Belebtschlammverfahren Fliessschema des Belebtschlammverfahrens Charakterisierung von Belebtschlamm Dimensionierung des Belebtschlammverfahrens Dynamische Simulation von Belebungsanlagen Gestaltung des Belebungsbeckens, Sauerstoffverbrauch Gestaltung des Nachklärbeckens Elimination von organischen Stoffen Nitrifikation Denitrifikation Chemische Phosphorelimination Biologische Phosphorelimination Biologische Nährstoffelimination: Zusammenfassung Tropfkörperverfahren Phosphorelimination in Tropfkörperverfahren Tauchkörperverfahren Physikalische Reinigungsverfahren Filtration Raumfiltration Flächenfiltration Flotation mit gelöster Luft Umfeld und Kosten der Abwasserreinigung Projektbearbeitung Kosten der Abwasserreinigung Kleinkläranlagen Anaerobe Reinigungsverfahren Verfahren mit Bodenpassage Abwasserteiche Pflanzenanlagen...377

9 Inhalt XV 23.5 Varianten der konventionellen Verfahren Speicher, Trockenklosetts, etc Wahl des Verfahrens Entsorgung des anfallenden Schlamms Dezentrale Entsorgungskonzepte Entsorgung von Klärschlamm Ziel und Aufgabe der Schlammbehandlung Nutzung und Endlagerung Verfahrensablauf und Stoffströme Klärschlammkonzepte Zukunft der Klärschlammentsorgung Verfahren der Schlammbehandlung Eindickung Hygienisierung Aerob thermophile Hygienisierung Thermische Hygienisierung / Pasteurisierung Biologische Schlammstabilisierung Anaerob mesophile Schlammstabilisierung / Faulung Langzeitbelüftung Aerobe mesophile Schlammstabilisierung Stapelung Entwässerung Konditionierung Dekantr Filterpressen Bandfilterpressen Trockenbeete Trocknung Verbrennung Literatur Technisch-wissenschaftliche Zeitschriften Technische Regelwerke Einführung Grundlagen Wasserversorgung Siedlungsentwässerung Abwasserreinigung, Behandlung von Klärschlamm Sachverzeichnis...417

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