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30.06.2004


Düker-Reinigung: Mit Ejektoren auch Tieflagen sauberhalten
Düker-Reinigung: Mit Ejektoren auch Tieflagen sauberhalten

Düker reinigen gehört zu den schwierigsten Aufgaben des Kanalbetriebs. Hauptproblem ist dabei die Vorflutsicherung, weil bisherige Techniken für Freispiegelleitungen, nicht aber für die besondere Bauart der Düker konzipiert sind. Eine technisch einsatzfähige und gleichzeitig wirtschaftliche Alternative bietet die Reinigung mittels Ejektoren. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt der Stadtentwässerung Oberhausen, der Firma Quest GmbH und des IKT ist es kürzlich gelungen, einen Düker DN 1000 unter dem Rhein-Herne-Kanal sowohl für die Inspektion zu entleeren als auch problemlos zu reinigen.

 
 

Am 01.01.1996 ist in Nordrhein-Westfalen die "Verordnung zur Selbstüberwachung von Kanalisationen und Einleitungen von Abwasser aus Kanalisationen im Mischsystem und im Trennsystem (Selbstüberwachungsverordnung Kanal – SüwV Kan)" [i] in Kraft getreten. Hinsichtlich der notwendigen Betriebsmaßnahmen wird diese durch den Runderlass "Anforderungen an den Betrieb und die Unterhaltung von Kanalisationsnetzen" [ii] ergänzt. Nach §2 (1) der SüwV Kan [i] gehören Düker ebenfalls zu den zu überwachenden Bauwerken der Kanalisation. Für Düker gelten folgende Anforderungen an den Umfang sowie die Art und Häufigkeit der Überwachung (vgl. Anlage zu [i]):

 
  • Ablagerungen und Schwimmstoffe am Ein- und Auslaufbauwerk sind halbjährlich durch eine optische Inspektion bzw. Inaugenscheinnahme festzustellen.
  • Die Funktionsfähigkeit von Schmutzfang-, Mess- und Steuereinrichtungen ist halbjährlich zu überprüfen.
  • Die Leistungsfähigkeit und das Rückstauverhalten ist in Form einer Plausibilitätskontrolle, z.B. durch die Ermittlung der Druckhöhenverluste zwischen Ein- und Auslaufbauwerk zu überprüfen.
  • In Abhängigkeit von der Bedeutung der Düker und der technischen Durchführbarkeit ist der Düker mittels einer optischen Inspektion bzw. Inaugenscheinnahme auf sichtbare Schäden zu überprüfen.
  • In Abhängigkeit von der Bedeutung der Düker und der technischen Durchführbarkeit ist die Wasserdichtheit zu überprüfen. Dies kann durch Strang- oder Muffenprüfung oder eine vergleichbare Prüfmethode erfolgen.

Bei einer in 2002 durchgeführten Umfrage (vgl. [iii]) wurde festgestellt, dass nur 3 % der Düker in NRW inspiziert sind. Als Hauptproblem wird von den befragten Netzbetreibern nicht die eigentliche Inspektion sondern die Vorflutsicherung angesehen:

 
  • Beim Absperren der Dükeräste unter Rückstau sind die maximal möglichen Inspektionszeiträume für die TV-Befahrung zu kurz.

  • Das Überleiten des Abwassers verursacht einen hohen technischen, wirtschaftlichen und organisatorischen Aufwand und wird aus diesen Gründen von den befragten Betreibern grundsätzlich nicht eingesetzt.

  • Das Durchleiten des Abwassers mittels Schlauch oder Rohrleitung ist für den Einsatz in Freispiegelleitungen ausgelegt und wurde von den befragten Netzbetreibern bei Dükern bisher nicht eingesetzt.

Da mit bestehender Technik somit weder das Überleiten noch das Durchleiten von Abwasser zur Vorflutsicherung umsetzbar ist bzw. erprobt wurde, müssen neue technische Wege beschritten werden. Hierzu bietet sich im ersten Schritt an, auf Werkzeuge zurückzugreifen, die sich bereits in ähnlichen Anwendungsfeldern bewährt haben. Ein solches Werkzeug ist die Ejektordüse. Diese Düsen lassen sich einsetzen, um den Düker zu reinigen, zu entleeren und für die Inspektion abwasserfrei zu halten.

Bei drei Pilotmaßnahmen in Ratingen, Arnsberg und Oberhausen konnten bisherige Erfahrungen aus anderen Bundesländern auf Dükerbauwerke in Nordrhein-Westfalen übertragen werden. Die Düker konnten, bei richtigen Anwendung der Technik innerhalb eines Arbeitstages gereinigt, entleert und inspiziert werden. Ejektoren sind insbesondere für die Reinigung von Dükern größer DN 400 geeignet. Das Wasser des vollgefüllten Dükers wird von den Ejektoren in den Reinigungsprozess einbezogen und Ablagerungen aus dem Düker herausgespült. Bei den Maßnahmen fiel auf, dass nur ein Düker, der Ruhrdüker in Arnsberg, den Vorgaben für die Bauausführung des Arbeitsblattes ATV-DVWK-A 157 [iv] entsprach. Dort befindet sich der Tiefpunkt des Dükers am Oberhaupt während in den übrigen Fällen der Tiefpunkt der Düker im Dükerrohr liegt. Die exakte Lage des tiefsten Punktes der Düker war bei keinem dieser Sonderbauwerke bekannt. Zur Dükerentleerung musste ein Ejektor jeweils iterativ bis zum Tiefpunkt geschoben werden. Entgegen der Aussagen der in [iii] befragten Netzbetreiber, dass beim Absperren der Dükeräste unter Rückstau die maximal möglichen Inspektionszeiträume für die TV-Befahrung zu kurz seien, konnte bei allen drei Pilotmaßnahmen die Vorflut für die Inspektion durch Absperren gesichert werden. Ein Überleiten des Abwassers, das mit einen hohen technischen, wirtschaftlichen und organisatorischen Aufwand verbunden ist und aus diesen Gründen von den befragten Betreibern grundsätzlich nicht eingesetzt wird, musste auch hier nicht angewandt werden. Das zur Verfügung stehende Zeitfenster für die Inspektion, notwendig für das Leerpumpen und die Kamerabefahrung, war bei allen drei Maßnahmen durch den Einsatz der Ejektortechnik ausreichend groß.

Exemplarisch wird im Folgenden der Ejektoreinsatz für die Dükerinspektion in Oberhausen beschrieben:

Der Einbleckstraßendüker wird von der Emschergenossenschaft betrieben. Er unterquert den Rhein-Herne-Kanal. Die Abteilung Stadtentwässerung der Wirtschaftsbetriebe Oberhausen (WBO) wurde von der Emschergenossenschaft beauftragt den Düker zu inspizieren. Im März 2004 wurde der Düker im Rahmen der Pilotmaßnahme gereinigt und mit einer Kamera inspiziert. Es handelt sich um einen Mischwasserdüker DN 1000. Das Dükerrohr ist aus beschichtetem Stahl und hat eine Länge von 91 Metern. Der im Dükeroberhaupt ankommende Stahlbetonkanal DN 1300 wird auf den oben beschriebenen Querschnitt reduziert, unterquert den Rhein-Herne-Kanal und erweitert sich im Dükerunterhaupt auf einen Rohrquerschnitt DN 1300. Dieser Stahlbetonkanal leitet das Abwasser direkt weiter bis zur Emscher. Durch die Emschergenossenschaft wird der Düker, wie in ATV-DVWK-A 157 vorgeschlagen [], in regelmäßigen Abständen durch Schwallspüllung gereinigt. Das hierfür benötigte Wasser wird aus einem dem Düker vorgelagerten Becken einer stillgelegte Kläranlage entnommen, das als Teich genutzt wird. In Abbildung 1 ist ein Längsschnitt des Dükers dargestellt. Die Zeichnung stammt aus dem Jahre 1959. Der Düker entspricht nicht mehr vollständig der Darstellung. Er wurde im Zuge einer Verbreiterungsmaßnahme des Rhein-Herne-Kanals auf der Auslaufseite umgebaut. Der aufsteigende Ast ist jetzt steiler. Die Gesamtlänge des Dükers wurde jedoch nicht verändert.

 

 

Abbildung 1: Längsschnitt des Dükers Einbleckstrasse, aus dem Archiv des Wasser- und Schifffahrtsamts Duisburg-Meiderich von 1959 

 

Die Maßnahme dauerte insgesamt 2 Tage, da der Düker am ersten Tag mit nur einem Ejektor nicht komplett entleert werden konnte. Am zweiten Tag wurden zwei Ejektoren in Reihe geschaltet und der Düker konnte entleert und inspiziert werden. Der Ablauf der gesamten Maßnahme wurde begleitet und dokumentiert. Im Folgenden sind die Arbeitsschritte des zweiten Tages chronologisch dargestellt.

 

00.00

ab
08.00 h

Der Düker wird, wie bereits am Vortag, gereinigt. Die Reinigung erfolgt zuerst mit dem Sohlenreiniger (Abbildung 2) und danach mit dem Aqua 3000 (Abbildung 3).
   

Abbildung 2: Sohlenreiniger

Abbildung 3: Ejektor Aqua 3000


04.00

12.00 h

Der Düker wird den ganzen Vormittag gereinigt, dann wird die Dichtblase analog zum Vorgehen am ersten Tag eingesetzt und der Düker so abgesperrt.

04.45

ab
12.45 h

Nun wird die Ejektorkette, bestehend aus Ejektor Aqua 2000, 14 m Schlauch, Ejektor C16 und weiteren Schläuchen, zusammengebaut und in das Dükerrohr eingeführt. Abbildung 4 zeigt den Zusammenbau der Ejektorkette. In Abbildung 5 ist der Ejektor C16 mit anmontierten Schläuchen dargestellt. In Abbildung 6 ist zu erkennen, wie der Ejektor C16 in den Schacht eingeführt wird.

Abbildung 4: Aqua 2000 mit Schlauch


 

 

Abbildung 5: Anschluss C 16 zwischen zwei Schläuche

Abbildung 6: Einsetzen der Ejektoren


 

05.00

(13.00)

Das Wasser im Düker wird abgepumpt. Fängt das in den Auslaufkanal ragende Schlauchstück an zu schlagen ist dies ein Anzeichen, dass Luft angesaugt wird. Der Ejektor läuft trocken. Die Ejektorkette wird dann weiter in das Dükerrohr hineingeschoben und weitere Schlauchstücke angekuppelt. (s. Abbildung 7). In Abbildung 8 ist das Ende der Pumpenleitung zu erkennen. Das Wasser spritzt aus einer Leitung DN 100 in den Auslaufkanal DN 1300. Ein Zurücklaufen des Abwassers wird durch eine Sandsackbarriere im Auslaufkanal verhindert.

Abbildung 7:3 m Schlauchstück zum Ankuppeln im Kanal


 

 

Abbildung 8: Aus dem Düker abgepumptes Wasser


05.55

13.55 h

Mit der Inspektion wird begonnen. Das Dükerrohr ist bis zur Hälfte entleert. Die Ejektoren werden abgestellt, um die Inspektion zu ermöglichen. Es wird befürchtet, dass schlagende HD-Schläuche die Inspektionskamera treffen können.

06.12

14.12 h

Die Inspektionskamera steht vor dem Wasser. Die Ejektoren beginnen damit, das Restwasser abzupumpen Die Inspektionskamera kann dem sinkenden Wasserspiegel folgen.

06.15

14.15 h

Die Ejektoren pumpen kein Wasser mehr ab, das Schlauchende schlägt. Der Düker ist leer.

06.25

14.25 h

Die Kamera ist vom Dükerunterhaupt aus zu sehen. Die Kamera wird zurückgezogen und die Inspektionseinheit zum Dükerunterhaupt umgesetzt.

07.00

15:00 h

Der aufsteigende Ast des Dükerrohres ist inspiziert. Die Kamera wird zurückgezogen und der Rückbau der Absperrung beginnt.

07.45

15:45 h

Die Dichtblase wird entleert und die Vorflut wiederhergestellt.

     
Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass durch Einsatz von Ejektoren der Gesamtprozess Dükerinspektion, bestehend aus den Einzelarbeitsschritten
  • Dükerreinigung des vollgefüllten Dükers mit Hilfe von Ejektoren,

  • Vorflutsicherung, z.B. in Form einer Absperrung des Dükeroberhauptes, möglicherweise kombiniert mit Ejektoreinsätzen zum Abpumpen und Überleiten des Abwassers,

  • Entleerung des Dükerrohres mit Hilfe von Ejektoren, die an dem tiefsten Punkt des Dükers plaziert werden, und

  • Dükerinspektion, z.B. durch eine Kamerabefahrung,

wesentlich unterstützt werden kann. Im Rahmen einer solchen Maßnahme können Ejektoren als Reinigungsdüse und als Pumpe eingesetzt werden. Der Ejektor kann als robustes und einfach zu handhabendes Werkzeug mit Doppelfunktionen (Reinigen und Pumpen) verstanden werden, das von üblichen HD-Fahrzeugen betrieben wird und mit den bereits im Kanalbetrieb verwendeten Komponenten, wie z.B. Saugschläuchen, kombiniert werden kann. Ejektoren kommen auch in anderen Anwendungen zum Einsatz, bei denen Wasser, Abwasser, Schlamm oder grobe Ablagerungen befördert werden müssen.

 
 

[i] Verordnung zur Selbstüberwachung von Kanalisationen und Einleitungen von Abwasser aus Kanalisationen im Mischsystem und im Trennsystem (Selbstüberwachungsverordnung Kanal - SüwV Kan). Gesetz- und Verordnungsblatt für das Land NRW, Nr. 49: S. 64-67, Düsseldorf 1995.

[ii] Runderlass des Ministeriums für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes NRW (MUNLV, ehemals Ministerium für Umwelt, Raumordnung und Landwirtschaft), "Anforderungen an den Betrieb und die Unterhaltung von Kanalisationsnetzen", 03.01.1995.

[iii] Bosseler, B., Gronau, U.: Erfahrungsbericht "Inspektion und Reinigung von Dükern". IKT – Institut für Unterirdische Infrastruktur. Gelsenkirchen, Juli 2002.

[iv] ATV-DVWK-A 157: Bauwerke der Kanalisation. November 2000

 
 

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Dipl.-Ing. Christoph Bennerscheidt
IKT – Institut für Unterirdische Infrastruktur
Exterbruch 1

45886 Gelsenkirchen
Tel.: 0209 17806-0
Fax: 0209 17806-88
Email: bennerscheidt@ikt.de

Internet: www.ikt.de

 

Dipl.-Ing. Andreas Croonenbroeck

WBO Wirtschaftsbetriebe Oberhausen GmbH

Bahnhofstr. 66

46145 Oberhausen

Tel.: 0208 8578-320

Email: andreas_croonenbroeck@wbo-oberhausen.de



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