SiWaWi - Volumen- und Massenströme

Grundlagen der Siedlungswasserwirtschaft und Siedlungsabfallwirtschaft

Vorlesung 1.Juli 2008

rot = klausurrelevant + wichtig
grün = Fragen für Sammelstunde

Folie 1:

• Bemessungsvolumenströme und Bemessungsmassenströme im Zufluss von Kläranlagen und im Zufluss biologischen Stufen von Kläranlagen

2: Sammelsprechstunde

• Mo, 28.7 oder Di, 29.7, wird per email noch bekanntgegeben
• 9-11h
• Bitte Fragen vorbereiten
• in der Klausur werden deutlich mehr Rechenaufgaben gestellt werden als letztes mal
• bei 70% kann man schon eine "1" erhalten, Auswahlklausur
  
• heute wurde Evalutationsbogen ausgefüllt
• der ursprüngliche Termin 24.7 fällt aus, da die Bauing. im Seffent den ganzen Tag Messübungen machen (Messlatte, Winkelmessungen etc.)
  

3: Lateinisches und griechisches Alphabet

• leider konnte er mir nicht beantworten, wie die Tastenbelegung für diese Sonderzeichen aussieht

4: Das Dreieck

• Dr.Ing: "Das Dreieck gibt´s auch in der Psychotherapie: Kind, Mutter, Vater" ... oh, der Mann scheint kein Fachidiot zu sein: in der Psychotherapie hat sich seit geraumer Zeit der Ansatz dahingehend verbessert, dass man bei Therapien auch das Umfeld + Familie integriert => sprich: therapiere ich eine der drei Personen aus einem beliebigen Dreieck, so muss der Therapeut auch die anderen Mitmenschen für den Heilungsprozess berücksichtigen, und falls möglich, auch involvieren ! Besonders in der Jugendpsychotherapie legt man viel Wert auf eine umfassende und ganzheitliche Therapie.
  
• Konzentrationsberechnung aus Masse- und Volumenstrom => in der Vergangenheit machten viele Studenten Fehler in diesen Berechnungen !
  

5: Volumenstrom, Konzentration, Massenstrom

• Klärschlamm (KS) hat rheologische Eigenschaften (Fließeigenschaften) wie Kleister
• in der Schütteldichte muss man auch den Luftanteil berücksichtigen
• da viele Klär(schlamm)anlagen Überkapazitäten haben, kann man auch Bioabfall (Bio) mit verarbeiten
• M´KS und M´Bio sind Feststoffwerte mit Wasseranteil
• das zweite Rechenverfahren nach dem "oder" ist etwas schneller

6: Dichten verschiedener Stoffe und Gemische

• im Schüttgewicht die mit Luft gefüllten Hohlräume berücksichtigen
• wie man Luft rausrechnet wird nächste Übung vorgestellt
  
• Dichtewerte bei 20°C und 1013 mbar sollen die Berechnungen vereinfachen
• Wasser = 1000
• ab Hausmüll nimmt man tatsächliches Schüttgewicht

7: Definitionen

• klausurrelevant !
  
• für EZ, EGW, EW gilt die Dimension [Einwohner] = E
• Kläranlage = Kanalisationsgebiet
• Belastung ist manchmal doppelt so groß

8: Ermittlung der Anschlussgröße (Einwohnerwert)

• EW = EZ + EGW

9: Abwasserverschmutzung und Einwohnerwert

• "Haben die Studenten die Definitionen verstanden?"
• B=Belastung, Dr. Ing. versucht seit geraumer Zeit diese alte durch die übliche Bezeichnung m=Masse zu ersetzen !

10) Ausgangsgrößen für die Bemessung

• unbedingt diese spezifische Werte aus der Tabelle kennen, wenn keine anderen Messwerte vorhanden sind !!!
• der spezifische Anfall von Phosphor ist von 5 auf 2 g/(E*d) gesunken, weil früher in Waschmitteln viel mehr Phosphor verwendet wurde. Meine These, dass die Phosphorrückgewinnung zugenommen hat, war leider nicht so ganz richtig
• abfiltrierbare Stoffe = Feststoffe !
• TKN = abgeleitet von Kjedahl ?
• Stickstoff = Ammonium N + org. N

11) Tägliche Abwasservolumenströme

• für Hausübung + Klausur
• "Q-Ströme üben, üben, üben => irgendwann erscheinen die Rechnungen trivial"
• bei konsequenter Anwendung der ungewohnten Suffixe und Präfixe sind sie von Vorteil
  
• meistens wird Wert vorgegeben, selten muss man Wert aus Tabelle ablesen
• G = gewerblich/betrieblich; heute meint man damit gewerblich + industriell
• es handelt sich hier um tägliche(!) Mittelwerte (Erfahrungswerte) => es lässt sich also keine Aussage über Minimal- und Maximalwerte machen
• manchmal braucht man Spitzenwerte, als PPS-Datei im L²P-Lernraum zu sehen

12) Spezifischer Schmutzwasseranteil

• Tabelle

13) Ermittlung des Spitzenflusses bei Trockenwetter

• Stundenabflüsse
• Q max <>
• Divisor erhält man aus der folgenden Grafik/Tabelle
• nicht klausurrelevant, da aus Tabelle entnommen ?

14) Divisor Xqmax in Abhängigkeit von der Gebietsgröße

• Bandbreite beachten !

15) Ermittlung des Spitzenflusses bei Regenwetter

• alte Regelung: Trockenwetteranfall = zweifache Menge von Qs,h
• neue Regelung: fs,qm =[2,3]
• Druckfehler => anstatt Schmutzwasseranfall soll es Mischwasserzufluss heißen !
• in der Klausur werden aber eindeutige Werte vorgegeben

16) Berechnung der Massenströme

• BSB5 = biologischer Sauerstoffbedarf => wofür steht die 5 ?
  
• CSB = ?
• AFS = Feststoff => wofür steht A ?
• TKN = Stickstoff => wofür steht TK
• B d,H,BSB5,Z = häuslich
• B d,G,BSB5,Z = gewerblich/industrieell

17) Wasserbedarf und Abwasseranfall der Industrie

• am Beispiel von Brauereien
• die Differenz zwischen Wasserbedarf und Abwasseranfall ist der Verdunstung geschuldet
• in Brauereien herrschen hohe Temperaturen
• diese Werte sind aber "Asbach Uralt" ?

18) Wasserbedarf und Abwasseranfall der Brauereien

• hl = 100l
• aktuellere Werte für spez. Frischwasserbedarf und spez. Abwasseranfall => kleinere Werte, denn die Brauerein haben die Notwendigkeit der Einsparung von Wasser durch Eigenrecyclen erkannt
• Interpretation der Einheit m³/hl ?

19) Wirkung der Vorklärung des Abwassers

• für freies Gefälle sorgen
• absetzbaren Schwebstoffe werden an den Trichterspitzen abgepumpt ?
• kleine Wiederholung: Rechenwerk => Sandfang (X/X) (wichtig, da sonst die Pumpen durch die abrasive Wirkung des Sandes zerstört werden) => Vorklärbecken (absetzbare Stoffe) => Belebungsbecken (B/B) => Nachklärbecken (von dort gelangt wieder Biomasse in das Vorklärbecken, um sich mit den Mikroorganismen (MO) wieder zu vermischen
  
• 5% Feststoff (FS) ist ein sehr hoher Wert ! Beweis: man stecke einen Stab in Klärschlamm mit einem FS-Gehalt von 5% und der Stab bleibt i.d.Regel aufrecht stehen ! => 1% ist schon viel !
  
• Vermeidung der Anreicherung von FS, da sonst die Versorgung der MO nicht gewährleistet ist
• Durchflusszeit = Absetzzeit ?

20) Wirkung der Vorklärung des Abwassers

• "Wir gehen mit den ersten Werten ins Becken rein" ?
  
• s. Formelsammlung
• Werte gelten alle für eine Stunde !

21) Volumen- und Massenströme

• Begründung für die krumme Zahl 23,65 %
• Handy klingelt, aber keiner bekennt sich zu dem betreffenden Handy => es folgt ein kleines Intermezzo: Dr.Ing. hat sich letzte Woche ein Handy besorgt => dies scheint eine techn. Erneuerung für ihn zu sein, so dass er vor vielen Fragezeichen steht => möchte gerne wissen, wie lange ein Akku geladen bleibt, für den Fall, dass das Handy abgeschaltet ist => doch die Antwort kann keiner von uns geben, da unsere Handies Tag und Nacht angeschaltet sind ;-)
• kommunale und industrielle gesonderte Berechnungen ?

22) Volumen- und Massenströme

• Qd = dry = trocken
• Qt = täglich
• Qm = gemischt

23) Spezifischer Schmutzwasseranfall

• Berechnung auf der Grundlage von 28.000 Euro
• s. Hausaufgabe => Nachtzufluss berechnen wg. nächtlicher Ablagerungen (das fand ich sehr interessant, weil in einem Doku-Film ein Entwicklungshelfer in einem Dorf einen Wasserleitungsschaden nur in der Nacht feststellen konnte => bessere Eingrenzung des Lecks

24) Wasserbedarf und Abwasseranfall der Industrie

• Augenmerk auf Brauereien + Molkereien

25) Bemessungswassermengen

• Qs,d = Schmutzwasser
• Qf,d = Fremdwasser
• Qd = Trockenwetterabluss
• => hier kommt kein Regenwasser vor !

26) Tagesgang des Abwasseranfalls - alte Regelung

• Qr (Reserve für Regenwasser) und Qf (Fremdwasser) werden für 24 Stunden als konstant betrachtet

27) Tagesgang des Abwasseranfalls - neue Regelung

• siehe auf die Ordinate, da auf dem ersten Blick die beiden Quadranten gleich zu sein scheinen
  

28) Bemessungswassermengen

• alt: 1.261 m³/h
• neu: 30,4 ?
• Zusatz: NZ = Nachtzufluss
• t1 = 1. Betrieb
• t2 = 2. Betrieb
• x = Stunde

29) Massenströme und Konzentration im Zufluss

• bitte diese + folgende (ff.) drei Folien rechnen
• Hausübung
• Fließzeit
• EW = 43,500 E (Rohabwasser) liegt deutlich über 28.000 Euro
• wo ist der Gesamtzufluss ?

• Q,td + Qs,d + Qt,n + Qm,n +
  
• Fließzeit = tFt <
• für Zeitbeiwertverfahren => maßgebende Regendauer
• tf > d = F = te
• tf > D=D => Ergebnis i.d. Übung
  

30) Massenströme und Konzentration im Zufluss

• 
  

31) Massenströme und Konzentrationen im Zufluss

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32) Belastung der biologischen Stufe

• 
  

33) Belastung der biologischen Stufe

• 
  

34) Belastung der biologischen Stufe

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35) Belastung der biologischen Stufe

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36) Belastung der biologischen Stufe

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37) Trockenwetternachweis

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38) Grenzwerte für ablagerungsfreien Betrieb

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39) Bemessung von Abwassserkanälen

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40) Spezifischer Schmutzwasseranfall

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41) Divisor Xqmax in Abhängigkeit von der Gebietsgröße

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42) Bemessung von Abwasserkanälen

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43) Bemessung von Abwasserkanälen

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44) Wahl der Regenhäufigkeit n (Entwurf)

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45) Zeitbeiwert ...

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46) Spitzenabflussbeiwerte

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47) Rohrtabelle

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48) Nachweise

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49) Teilfüllungsberhältnisse für Kreisprofile

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50) Berechnung des Regenabflusses

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51) Wahl der maßgebenden kürzesten Regendauer D

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52) Abfluss in teilgefüllten Rohren

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53) Schubspannung und Fließgeschwindigkeit

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54) Bemessung von Abwasserkanälen

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55) Bemessung von Abwasserkanälen

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56) Bemessung von Abwasserkanälen

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57) Nachweise

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