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Themenreihe - Hydraulische Modellversuche: Der richtige Bermenwinkel für eine Kläranlage

Es gibt Themen, die unsere Kunden immer wieder beschäftigen und viele Fragen aufwerfen – genau diese möchten wir Ihnen beantworten: Mit unserer neuen Modellversuch-Reihe, über die wir in den kommenden Newslettern weiter berichten. Heutiges Thema: Der richtige Bermenwinkel in einer Kläranlage.

Der Abwassertransport in einer Kläranlage soll vor allem eins: Reibungslos verlaufen. Dabei stehen Anlagenbauer jedoch immer vor derselben Herausforderung: In Abwasser oder Schmutz- bzw. Oberflächenwasser finden sich meist Feststoffe, die den Transport behindern.

Verstopfte Pumpen durch Ablagerungen

Das Problem: Verlässt das Abwasser die Zulaufleitung, sinkt die Strömungsgeschwindigkeit. Je nach Geschwindigkeitsverteilung im Bauwerk kommt es zu Sedimentationserscheinungen – also zu Ablagerungen von Teilchen unter dem Einfluss der Schwerkraft.  Die Abwasserpumpen in der Kläranlage sind dann nicht mehr in der Lage, die sedimentierenden Fluidbestandteile anzusaugen und mit dem Wasser abzutransportieren. Bauen sich diese Sedimentationen weiter auf, drohen Gefahren bei der Abwasserreinigung: Die Bauwerksdurchströmung kann sich  verändern, Pumpen können verstopfen.

Bermenwinkel für reibungslose Abläufe

Die Lösung dafür sind Bodenschrägen, auch Bermen genannt. Befinden sich in einer Kläranlage solche  Schrägen – und zwar im richtigen Winkel –  lassen sich solche Probleme verhindern. Aber welcher Bermenwinkel ist der richtige, um Ablagerungen zu vermeiden?

Hydraulischer Modellversuch – Bermenwinkel

Hydraulischer Modellversuch – Bermenwinkel

KSB ist dieser Frage mit einem hydraulischen Modellversuch auf den Grund gegangen. Die KSB-Spezialisten haben das Verhalten verschiedener Feststoffe bei veränderter Schräge der Bodenfläche sowie bei unterschiedlichen Oberflächengütern im Einlaufbereich eines Pumpwerks demonstriert. Dafür haben sie den Neigungswinkel einer Berme durch einen Stellmotor kontinuierlich verändert.

Modellversuch

Untersuchte Gegenstände waren unterschiedlich große Steine, Glasbruch und Metallteile. KSB hat sie auf einer PE-Platte, auf einer Keramikplatte und auf einer Betonfläche getestet.

Verhalten verschiedener Feststoffe bei veränderter Schräge der Bodenfläche

Verhalten verschiedener Feststoffe bei veränderter Schräge der Bodenfläche sowie bei unterschiedl. Oberflächengütern im Einlaufbereich eines Pumpwerks

Erkenntnisse zur Beschichtung der Bodenplatte

Auf die Beschichtung achten

Das Ergebnis liefert wertvolle Tipps für Anlagenbauer: Auf PE-Oberflächen gleiten die Materialien bereits bei einem wesentlich geringeren Winkel hinunter. Glatte PE-Oberflächen verhindern also das Festsetzen von groben Stoffen auch bei Winkelausführungen unter 40 Grad.

Bei Betonschrägen und Keramikplatten hielten sich die Materialien im Test länger – sie müssen in einem Winkel von über 45 Grad ausgeführt werden, um Ablagerungen zu verhindern.

Erkenntnisse zur Bodenschräge

Kosten sparen durch die richtige Wahl

Im Empfehlungsblatt 134 der DWA (Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V.)  werden Winkel um 60 Grad empfohlen. Bei gleichem Sumpfvolumen führt das jedoch zu recht kostenintensiven Bauwerken, da das Bauwerk sehr tief wird. Werden die Oberflächen jedoch entsprechend beschichtet, kann der Winkel flacher gestaltet und damit die Bauwerkstiefe reduziert werden.

Noch mehr wertvolle Hinweise für Anlagenbauer
Und noch ein Tipp: Wird der Pumpensumpfboden  in einer Kläranlage sehr flach gestaltet, ist zu überlegen, ob sich nicht durch gezielte Strömungsführung (eventuell mit Hilfe von Einbauten) ein Spülen erreichen lässt. Das geschieht z.B. durch lokale Querschnittsveränderungen für die Strömung, um die Strömungsgeschwindigkeiten  anzuheben und die Feststoffe/Sedimente weiterzubewegen.

Eine Faustregel besagt: Alle Gebiete mit strömungsschwachen bzw. Totzonen mit Beton füllen, um Ablagerungen grundsätzlich auszuschließen.

Unser Film „Hydraulische Modellversuche – Bermenwinkel“  zeigt das Verhalten verschiedener Feststoffe auf unterschiedlichen Oberflächen des Bauwerkskörpers bei sich veränderndem Winkel der Bodenschräge (Bermenwinkel).

Haben Sie noch Fragen oder wünschen eine Beratung, dann kontaktieren Sie unsere KSB Experten.

Freuen Sie sich schon jetzt auf den nächsten Beitrag zum Thema Feststofftransport aus unserer Themenreihe „Hydraulische Modellversuche.“