Nach den Abwassersatzungen der Städte und Gemeinden dürfen bauliche Anlagen nur errichtet werden, wenn die Beseitigung des Abwassers fachgerecht und auf Dauer gesichert ist. Grundstücksflächen, auf denen Abwasser anfällt, müssen an die betriebsfertige, öffentliche Kanalisation angeschlossen werden. Durch diesen Anschlusszwang, d.h. durch die unmittelbare Verbindung der Grundstücksentwässerung mit der öffentlichen Kanalisation, entsteht das Problem des Rückstaus in der Grundstücksentwässerung.
Rückstau und Physik
Da praktisch alle Kanalnetze nicht für den maximal möglichen Regen ausgelegt werden können – dagegen sprechen Kosten, aber auch technische Gründe – muss planmäßig mit einem Kanalrückstau gerechnet werden. Extreme Starkregenereignisse, die u.a. durch den Klimawandel verursacht werden, Pumpenausfall in Pumpwerken, Wurzeleinwuchs in Rohrleitungen und sonstige Störungen im Bereich der Kanalisation führen zu Überlastung der Kanäle, Kanalverstopfungen und damit zu Rückstau im Bereich der Grundstücksentwässerung. Dringt rückstauendes Abwasser innerhalb von Gebäuden in ungeschützte Räume, besteht Gesundheitsgefahr für Menschen. Wasserschäden am Mauerwerk und an den Fundamenten können zu Bauschäden und zur Zerstörung von Einrichtungsgegenständen führen. Der Rückstau beruht auf dem physikalischen Prinzip der kommunizierenden Röhren. Da die Rohrleitungssysteme der Grundstücksentwässerung mit der öffentlichen Kanalisation direkt verbunden sind, kann das Abwasser bei Rückstau über diese Rohrleitungen in den Bereich der Grundstücksentwässerung gelangen. Dabei stellt sich hier die gleiche Wasserspiegelhöhe ein, wie im öffentlichen Kanal. Das heißt, das Abwasser tritt so lange aus allen ungesicherten Öffnungen, wie Bodenabläufe oder WCs aus, bis sich die Wasserspiegel ausgeglichen haben (Bild 1). Rückstaugefährdet sind also alle Öffnungen unterhalb einer gedachten Linie, die als Rückstauebene bezeichnet wird. Nach DIN EN 12056-1 ist die Rückstauebene definiert als die Straßenoberkante im Bereich der Anschlussstelle der Grundstücksentwässerungsleitung an die öffentliche Kanalisation, wenn keine anderen Angaben vorliegen. Bei Rohrverstopfungen kann aber auch ein Rückstau oberhalb dieser Ebene, nicht ausgeschlossen werden.
Auf die Lage kommt es an
Als anerkannte Regel der Technik ist Anwendungsnorm DIN EN 12056-4, Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von Gebäuden und DIN 1986-100, Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke bei Rückstau, zu beachten. Produktspezifische Eigenschaften und Funktionen sind in den europäischen Produktnormen, DIN EN 13564, Rückstauverschlüsse und DIN EN 12050, Abwasserhebeanlagen für Gebäude und Grundstücke, festgelegt. Oberhalb der Rückstauebene (Bild 1) muss das Abwasser von Bodenabläufen und Entwässerungsgegenständen innerhalb und außerhalb des Gebäudes, gemäß DIN 1986-100, mit freiem Gefälle in die Kanalisation entwässern. Da es in diesen Bereichen nicht zu einem Rückstau aus dem öffentlichen Kanal kommen kann, ist der Einsatz von Rückstauverschlüssen hier nicht zulässig. Abwasserhebeanlagen dürfen nur eingesetzt werden, wenn kein ausreichendes Gefälle zum Kanal vorhanden ist. Liegen Hofabläufe oder Entwässerungsrinnen für Regenwasser mit ihrer Einlaufrostoberkante tiefer als die Rückstauebene, müssen die entsprechenden Grundstücksflächen gegen Rückstau geschützt werden. Hier darf das anfallende Regenwasser nur über eine Hebeanlage rückstaufrei der öffentlichen Kanalisation zugeführt werden. Abweichungen von dieser Forderung sind zulässig, wenn es sich um Regenwasser von kleinen Flächen, wie Kellerniedergängen oder Garageneinfahrten handelt. Dieses Regenwasser kann versickert werden, wenn der Boden sich dafür eignet. Ansonsten dürfen auch Rückstauverschlüsse gemäß DIN EN 13564 eingebaut werden, wenn die angeschlossenen Regenflächen nicht größer als 4 bis 5 m² sind und die Entwässerung mit natürlichem Gefälle zur öffentlichen Kanalisation führt. Außerdem müssen entsprechende Schwellen bei Kellerniedergängen bzw. Entwässerungsrinnen bei tief liegenden Garageneinfahrten vorhanden sein. Unterhalb der Rückstauebene (Bild 1) müssen Bodenabläufe, Waschbecken, WCs usw., also Ablaufstellen für Schmutzwasser, bei denen der Wasserspiegel im Geruchverschluss unterhalb der Rückstauebene liegt, ebenfalls gegen Rückstau geschützt werden. Nach DIN EN 12056-4 und DIN 1986-100 hat der Rückstauschutz vorrangig durch Abwasserhebeanlagen zu erfolgen. Der Einbau von Rückstauverschlüssen ist aber zulässig, wenn bestimmte Vorgaben eingehalten werden, z.B.:
- Gefälle zum öffentlichen Kanal vorhanden ist,
- die Räume von untergeordneter Nutzung sind, das heißt, dass keine wesentlichen Sachwerte oder die Gesundheit der Bewohner bei Überflutung der Räume beeinträchtigt werden
- bei Rückstau auf die Benutzung der Ablaufstelle verzichtet werden kann.
Je nach Schmutzwasserart kann dann der rückstaugefährdete Bereich mit Rückstauverschlüssen für fäkalienfreies Abwasser oder mit Fäkalien-Rückstauautomaten nach DIN EN 13564 erfolgen.
Rückstauverschluss-Bauarten
Rückstauverschlüsse müssen ohne manuellen Eingriff, bei Rückstau, die angeschlossenen Ablaufstellen selbsttätig verschließen und nach entsprechendem Absinken des Rückstauspiegels, bei Wasserabfluss, wieder selbsttätig öffnen. Hier unterscheidet man zwei Bauarten:
- <b>Rückstauverschlüsse für fäkalienfreies Abwasser zum Schutz einzelner oder mehrerer Ablaufstellen.</b>
Das sind z.B. Bodenabläufe mit zwei integrierten Rückstauklappen zum Schutz einzelner Ablaufstellen. Sie bestehen aus einem Ablaufgehäuse mit Einlaufrost, zwei selbsttätigen Verschlüssen, einem integrierten Handverschluss (Notverschluss) und einer Prüföffnung (Bild 2). Bei diesen Rückstauverschlüssen sind die Klappen immer geschlossen. Bei abfließendem Schmutzwasser werden die Klappen aufgedrückt (Bild 3). Staut Schmutzwasser zurück, werden die Klappen gegen den Dichtsitz gepresst und verschließen so die Rohrleitung gegen eindringendes Wasser (Bild 4). Nach Norm wird ein Handverschluss gefordert der in erster Linie für die Funktionsprüfung und zum Verschluss des Ablaufes in Notfällen benötigt wird. Eine andere Variante sind die Rückstauverschlüsse für durchgehende Rohrleitungen zum Schutz mehrerer Ablaufstellen (Bild 5). Sie bestehen aus einem Rohrleitungsteil mit einer Revisionsöffnung, den beiden selbsttätigen Verschlussteilen, sowie dem integrierten Handverschluss (Notverschluss) und einer Prüföffnung. Die selbsttätigen Verschlüsse werden auch hier aus konstruktiven Gründen als Klappen ausgebildet. Auch bei diesen Rückstauverschlüssen sind die Klappen immer geschlossen und werden nur bei Wasserdurchfluss zum Kanal geöffnet (Bild 6). Die Funktion ist mit der der Bodenabläufe identisch. Beide Rückstauverschlusstypen eignen sich nur zum Einbau in Rohre für fäkalienfreies Abwasser.
- <b>Rückstauverschlüsse für fäkalienhaltiges Abwasser zum Schutz mehrerer Ablaufstellen.</b>
Rückstauverschlüsse für fäkalienhaltiges Abwasser werden als vollautomatische Fäkalien- Rückstauautomaten in durchgehende Rohrleitungen eingesetzt. Sie werden mit 230V betrieben und müssen den hohen Anforderungen der DIN EN 13564 in Bezug auf Sicherheit und Gebrauchstauglichkeit entsprechen. Über diese Anlagen wird Abwasser von Klosett und Urinalanlagen abgeleitet (Bild 7). Das Rohrleitungsteil beinhaltet zwei Klappen, wovon eine elektromotorisch gesteuert wird. Bei normalem Abwasserdurchfluss sind bei dieser Anlage, die Klappen innerhalb des Rohrleitungsteiles aber immer geöffnet. Das Abwasser kann hier ungehindert durch den Rückstauautomaten abfließen. Bei Rückstau wird durch eine Staudruckmessung im Rohrleitungsteil der Rückstau gemeldet und die elektromotorisch gesteuerte Klappe wird automatisch geschlossen und öffnet erst wieder nach Absinken des Wasserspiegels. Auch diese Anlagen müssen mit einem Notverschluss ausgestattet sein, damit die geforderte Funktionsprüfung durchgeführt bzw. der Verschluss im Notfall geschlossen werden kann (Bild 8). Die besondere Sicherheit bei diesen Anlagen ist durch die vorgegebene Notstromversorgung gewährleistet, die auch während eines Stromausfalles die Funktion der Anlage sicherstellt. Für die erforderlichen Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten und die damit verbundene Funktionsprüfung müssen Rückstauverschlüsse jederzeit gut zugänglich sein. Die Wartung der Rückstauverschlüsse erfolgt gemäß DIN 1986-3. Unabhängig davon muss der Hersteller für sein Produkt eine entsprechende Einbau- und Bedienungsanleitung mitliefern, in der auch der Betrieb und die Wartung beschrieben sind.
Allgemeine Anforderungen an Abwasserhebeanlagen
Wir unterscheiden nach der Produktnorm DIN EN 12050 drei Arten Abwasserhebeanlagen:
- Hebeanlagen für fäkalienhaltiges Abwasser, DIN EN 12050-1
- Hebeanlagen für fäkalienfreies Abwasser, DIN EN 12050-2
- Hebeanlagen für fäkalienhaltiges Abwasser für begrenzte Verwendung, DIN EN 12050-3
Die erforderliche Berechnung der Anlagengröße erfolgt nach DIN EN 12056-4.
Auftriebsicherung
Damit die Abwasserhebeanlagen bei einer eventuellen Überflutung des Schachtes nicht aufschwimmen und sich von der angeschlossenen Rohrleitung lösen können, müssen sie verdreh und auftriebssicher befestigt werden.
Arbeitsraum
Nach EN 12056-4 muss der Raum, in dem die Abwasserhebeanlage aufgestellt wird, für Reparatur und Wartungsarbeiten mindestens 60 cm Abstand neben und über allen zu bedienenden und zu wartenden Anlagenteilen aufweisen. Außerdem ist für eine ausreichende Beleuchtung sowie Be- und Entlüftung des Raumes zu sorgen.
Notentwässerung
Für die Raumentwässerung bei Fäkalienhebeanlagen nach DIN EN 12050-1 ist ein Pumpensumpf anzuordnen. Dadurch wird sichergestellt, dass beispielsweise bei Reparaturarbeiten anfallendes Schmutzwasser mit einer transportablen Schmutzwassertauchpumpe entsorgt werden kann. Empfehlenswert ist eine fest installierte Pumpe.
Schallschutz
Zur Vermeidung von Körperschallübertragung auf das Gebäude infolge von Pumpengeräuschen oder Vibrationen müssen die Anschlüsse zwischen Zulauf-, Pumpendruck- und Lüftungsleitung schalldämmend und flexibel ausgeführt werden.
Absperrschieber
In der Zulaufleitung und hinter dem Rückflussverhinderer ist ein Schieber einzubauen (Bild 9). Bei Abwasserhebeanlagen nach DIN EN 12050-2 oder DIN EN 12050-3 kann, wenn die Nennweite der Druckleitung < DN 80 ist, auf den Absperrschieber verzichtet werden. Ist kein Schieber in der Druckleitung vorhanden, muss der Rückflussverhinderer eine Anlüftevorrichtung haben, oder es muss eine anderweitige Entleerung möglich sein.
Druckleitung
Die Druckleitung der Abwasserhebeanlage muss immer mit der Rohrsohle über die Rückstauebene geführt werden. Abweichungen sind nur nach Rücksprache mit der zuständigen Bauaufsichtsbehörde zulässig. Die Pumpendruckleitung der Abwasserhebeanlage ist immer direkt an die Grundleitung oder Sammelleitung anzuschließen und darf nicht in Schmutzwasserfallleitungen eingeleitet werden. Außerdem dürfen keine Entwässerungsgegenstände an diese Druckleitungen angeschlossen sein. Bei ungünstigen Druckverhältnissen kann es sonst zu Unterdruck und damit zum Leersaugen von Geruchverschlüssen kommen.
Doppelanlagen
In Bereichen, in denen eine Unterbrechung der Abwasserableitung während einer Pumpenstörung nicht zumutbar ist – z.B. in Krankenhäusern oder öffentlichen Bauten, sind Doppelanlagen einzubauen. Hier arbeiten die Pumpen im Wechsel. Bei Ausfall einer Pumpe übernimmt die Reservepumpe automatisch deren Funktion und stellt den kontinuierlichen Betrieb sicher (Bild 10).
Hebeanlagen für fäkalienhaltiges Abwasser
Diese Anlagen müssen der Produktnorm DIN EN 12050 1 entsprechen.
Sammelbehälter
Der Sammelbehälter der Fäkalienhebeanlage dient als Zwischenspeicher für das drucklos zulaufende Abwasser. Das Innere des Sammelbehälters gilt als explosionsgefährdeter Raum. Der Sammelbehälter zur Zwischenspeicherung des Abwassers ist notwendig, da die Pumpenförderleistung von Hebeanlagen gemäß DIN EN 12056-4 im Betriebspunkt der Pumpe größer oder gleich dem Gesamtzufluss zu der Anlage sein muss. Das Nutzvolumen (Fördervolumen zwischen Ein- und Ausschaltniveau) muss mindestens 20 l betragen. Ist der Sammelbehälter zu klein ausgelegt, schaltet die Pumpe zu häufig und es kann zu Schäden an der Fördereinrichtung kommen. Ist der Sammelbehälter zu groß, verbleibt das Abwasser zu lange im Behälter und es kann zu Fäulnisbildung und Ablagerungen kommen. An den Zulaufstutzen des Sammelbehälters wird die Schmutzwasserleitung angeschlossen, über die das Abwasser dem Sammelbehälter drucklos zugeleitet wird. Moderne Fäkalienhebeanlagen, wie die Muli-Star von ACO haben mehrere Zulaufstutzen auf unterschiedlichen Zulaufhöhen, damit immer ein Anschluss gewährleistet ist.
Lüftung
Damit die Anlagen einwandfrei funktionieren können und Geruchsbelästigungen im Gebäude vermieden werden, ist der Sammelbehälter über Dach zu Be- und Entlüften. Die Mindestnennweite der Lüftungsleitung muss DN 70 betragen und darf sowohl an die Haupt- als auch an die Sekundärlüftung angeschlossen werden. Die Verbindung mit der Lüftungsleitung eines Fettabscheiders und der Einsatz von Belüftungsventilen ist jedoch nicht zulässig.
Fördereinrichtung
Die Pumpe fördert das Abwasser aus dem Sammelbehälter durch die Druckleitung in die Grundleitung. Da die Verunreinigungen in dem Fördermedium Abwasser sehr unterschiedlich sein kann und sehr stark von dem Einsatzbereich abhängt, werden die erforderlichen Abwasserpumpen mit unterschiedlichen Laufrädern versehen. Hier unterscheidet man im Wesentlichen drei Bauarten:
- Das Kanalrad (Bild 11)
Es eignet sich besonders zum Fördern von Abwasser mit festen, kurzen faserigen Fest- und Dickstoffen, Schlamm und organischen Materialien. Das Fördermedium muss hier durch das Laufrad hindurchfließen.
- Das Freistromrad (Bild 12)
Der Anwendungsbereich liegt hier bei festen langfaserigen Dickstoffen, wie Binden Textilien usw., die Schmutzstoffe passieren das Laufrad, müssen aber nicht durch das Laufrad hindurch strömen.
- Das Schneidwerk (Bild 13)
Besonders geeignet bei langen Fasern, bei zerkleinerbaren Festkörpern auch größeren Ausmaßes, für den Transport von Fördergut durch kleine Druckleitungsquerschnitte über lange Strecken.
Druckleitung
Den tatsächlichen Rückstauschutz erreicht man bei Hebeanlagen durch den Verzug der Druckleitung über die Rückstauebene (Bild 9). In die Pumpendruckleitung muss immer ein Rückflussverhinderer eingebaut werden. Dabei darf die Mindestfließgeschwindigkeit in der Druckleitung im Betriebspunkt 0,7m/s nicht unterschreiten und 2,3m/s nicht überschreiten. Der Rückflussverhinderer verhindert das Zurückfließen des Abwassers aus der senkrechten Druckleitung in den Sammelbehälter. Daraus resultiert, dass ein entsprechendes Verhältnis zwischen Behälternutzvolumen und Druckleitungsvolumen gewählt werden muss, da es sonst zu unbeabsichtigten Schaltspielen kommen kann, die den Verschleiß der Pumpe fördern. Für die Druckleitung und den Rückflussverhinderer fordert die Norm eine Mindestnennweite von DN80. Diese Nennweite reduziert sich bei Anlagen mit Fäkalienzerteilung auf mindestens DN32 gemäß DIN EN 12050-1. Fäkalienhebeanlagen mit Schneidwerk sollten nur in Sonderfällen eingesetzt werden, z.B. zur Überbrückung einer langen Wegstrecke zwischen Hebeanlage und Kanalanschluss oder wenn aus Kostengründen eine Druckleitung mit kleinem Querschnitt verlegt werden muss. Fäkalienhebeanlagen werden je nach Größe in Schächte innerhalb von Gebäuden oder als Abwasserfertigschächte außerhalb von Gebäuden eingesetzt. Es stehen heute sowohl Klein- als auch Kompakt- und Großanlagen für den privaten Wohnungsbau, die Industrie und das Gewerbe zur Verfügung.
Hebeanlagen für fäkalienfreies Abwasser
Diese Anlagen müssen der Produktnorm DIN EN 12050-2 entsprechen und sind zum Sammeln und automatischen Heben von fäkalienfreiem Abwasser bestimmt. Eine besondere Bauform sind die sogenannten Unterflurhebeanlagen. Solche Anlagen werden nicht in einen Schacht, sondern bodengleich eingebaut; sie haben einen Rosteinlauf (Bild 14). Die einzelnen Komponenten ähneln der Fäkalienhebeanlage. Sie unterscheiden sich jedoch darin, dass z.B. der Sammelbehälter nicht als geschlossener Behälter ausgeführt sein muss. Ist kein Geruchverschluss im Bereich des Rosteinlaufes vorhanden, wird auch keine separate Be- und Entlüftung benötigt. Der Druckleitungsanschluss, die Druckleitung und der Rückflussverhinderer müssen bei diesen Anlagen eine Mindestnennweite von DN32 haben. Das Schmutzwasser kann dem Bodenablauf außer über den Einlaufrost auch über seitliche Zuläufe zufließen.
Hebeanlagen für fäkalienhaltiges Abwasser für begrenzte Verwendung
Diese Anlagen müssen der Produktnorm DIN EN 12050 3 entsprechen. Der Anlagenbehälter ist nicht als Sammelbehälter ausgebildet, er enthält vielmehr die Förder- und Steuereinrichtung und dient als Volumenvorlage. Bei Anlagen mit zwangsläufiger Fäkalienzerkleinerung muss der Druckstutzenanschluss mindestens 20 mm, in Anlagen ohne Fäkalienzerkleinerung mindestens 25 mm Durchmesser haben. Nach DIN 1986-100 dürfen Anlagen zur begrenzten Verwendung nur eingesetzt werden, wenn der Benutzerkreis klein ist und diesem oberhalb der Rückstauebene ein weiteres WC zur Verfügung steht. Zusätzlich zu dem WC darf höchstens noch ein Handwaschbecken, eine Dusche und ein Bidet angeschlossen werden. „Zur begrenzten Verwendung“, heißt auch, dass sich die Anlage zusammen mit dem angeschlossenen WC und den anderen angeschlossenen Entwässerungsgegenständen im selben Raum befinden muss.
Wartung und Instandhaltung
Abwasserhebeanlagen funktionieren auf Dauer nur dann einwandfrei, wenn sie regelmäßig sach- und fachgerecht betrieben und gewartet werden. Die Wartung ist nach DIN 1986-3, DIN EN 12056-4 und gemäß der Wartungsanleitung des Herstellers durchzuführen.
Literatur
[1] Musterbauordnung für die Länder der Bundesrepublik Deutschland, Werner Verlag
[2] DIN EN 12056-1, Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von Gebäuden, Allgemeine Ausführungsanforderungen
[3] DIN EN 12056-2, Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von Gebäuden, Schmutzwasseranlagen, Planung und Berechnung
[4] DIN EN 12056-3, Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von Gebäuden, Dachentwässerung, Planung und Bemessung
[5] DIN EN 12056-4, Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von Gebäuden, Abwasserhebeanlagen, Planung und Bemessung
[6] DIN EN 12056-5, Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von Gebäuden, Installation und Prüfung, Anleitung für Betrieb und Wartung
[7] DIN 1986-100, Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke
[8] DIN EN 752, Entwässerungssysteme außerhalb von Gebäuden, Pumpenanlagen
[9] DIN EN 12050, Teil 1 bis Teil 3, Abwasserhebeanlagen für die Gebäude- und Grundstücksentwässerung
Weitere Informationen
Unser Autor Dipl.-Ing. (FH) Thomas Meyer ist Produktmanager Brandschutz und Schulungsleiter der ACO Passavant GmbH, 36457 Stadtlengsfeld, Telefon (03 69 65) 819-0, http://www.aco-passavant.de
