Ersatz Hebewerk und Neubau Rechengebäude - Abwasserverband Klingnau-Döttingen-Tegerfelden - Technischer Bericht
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Abwasserverband Klingnau-Döttingen-Tegerfelden
Ersatz Hebewerk und Neubau Rechenge-
bäude
Technischer Bericht
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ABKÜRZUNGEN UND KURZZEICHEN
AfU Amt für Umweltschutz
ARA Abwasserreinigungsanlage
AGV Aargauer Gebäudeversicherung
E Einwohner
EWG Einwohnergleichwerte (Belastungen aus Gewerbe und Industrie)
EW Einwohnerwerte (EW = E + EWG)
EMSRL Elektro-, Mess-, Steuer-, Regel- und Leittechnik
HLKS Heizung-Lüftung-Klima-Sanitär
IBS Inbetriebsetzung
NKB Nachklärbecken
QRW Regenwetterzufluss
QTW Trockenwetterzufluss
R+I-Schema Rohrleitungs- und Instrumentenschema
VKB Vorklärbecken
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ZUSAMMENFASSUNG
Die Gemeinden Klingnau, Kleindöttingen und Leuggern sollen bis 2030 am Standort ARA
Klingnau zusammengeschlossen werden. Dazu sollen die beiden Anlagen in Leuggern und
Kleindöttingen aufgehoben und an die ARA Klingnau angeschlossen werden.
Das bestehende Hebewerk der ARA Klingnau ist aktuell akut sanierungsbedürftig und soll
durch Tauchwasserpumpen ersetzt werden. Vor den Pumpen wird ein neuer Rechen instal-
liert. Pumpensumpf, Rechen sowie ein neuer Sandwäscher werden in einem neuen Gebäude
untergebracht. Das neue Pumpwerk wird für die Jahre 2022-2030 auf 120 l/s dimensioniert.
Nach 2030 wird die Förderleistung im Zuge des genannten Anschlusses auf 240 l/s erhöht.
Das Bauwerk wird so konzipiert, dass die Maschinentechnik (Pumpen, Rechen und Sandwä-
scher) im Jahr 2030 modular erweitert werden kann.
Folgende Standortmerkmale wurden in der Planung des Gebäudes berücksichtigt:
- Das neue Rechengebäude wird in der Nähe einer Wohnzone liegen, Lärm- und Ge-
ruchsemissionen minimiert werden sollen.
- Es unterschreitet den Gewässerabstand.
- Es liegt im Grundwasserbereich, so dass Kompensationsmassnahmen erforderlich
sind (s. separaten Bericht Jäckli Geologie.)
- Es liegt im hochwassergefährdeten Bereich (s. dazu Kurzbericht Egli Engineering und
Objektschutznachweis). Im Rahmen des Projekts sind daher auch weiterführende
Hochwasserschutzmassnahmen vorgesehen (Erhöhung der Schaltschränke und Au-
tomatisierung der Absperrorgane).
Das Gebäude ist jedoch standortgebunden, so dass die oben genannten Faktoren in Kauf
genommen werden müssen.
Das Hebewerk kann bei laufendem Betrieb der ARA umgebaut werden. Vor Ausserbetrieb-
nahme des Hebewerks werden Provisorien erstellt. Das Provisorium des Hauptzulaufes be-
inhaltet Entlastungen, so dass die Regenwasserbewirtschaftung während der Bauphase ge-
währleistet ist. Die hydraulische Kapazität der ARA wird in der Bauzeit nicht eingeschränkt.
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INHALTSVERZEICHNIS Seite
Zusammenfassung 3
1 Ausgangslage 6
2 Auftrag 6
3 Grundlagen 6
4 Standortmerkmale und Umwelteinfluss 7
4.1 Raumplanung 7
4.2 Grenzabstand und Abstand zum Gewässerraum 8
4.3 Grundwasser 10
4.4 Naturgefahren und Objektschutz 11
4.5 Luft / Geruch 13
4.6 Lärm / Erschütterungen 13
4.7 Entwässerung und Kanalisation 14
5 Dimensionierung 16
6 Projektbeschrieb 18
6.1 Maschinentechnik 18
6.2 Rückläufe und Probenahme 19
6.3 Umlegen Werkleitungen 19
6.4 Regenwetterkonzept 19
6.5 Grösse des Pumpensumpfs 21
6.6 Auslegung Pumpen 21
6.7 Provisorien 21
6.8 Bauablauf 23
7 Kostenvoranschlag 24
Anhang I – Auslegung Pumpen Hebewerk und Provisorium 25
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Lärmbelastungsgrenzwerte Industrie- und Gewerbelärm, Anhang 6 LSV ................................. 13
Tabelle 2: Auswertung Ablauf- und Entlastungsmengen, 2016-2020 (Stundenteiler n=16) ...................... 16
Tabelle 3: Dimensionierung nach Ausbauphasen ....................................................................................... 17
Tabelle 4: Ausrüstung Rechengebäude Ausbauphase 1 (2022-2030) und 2 (nach 2030) .......................... 18
Tabelle 5: Grobterminprogramm ............................................................................................................... 23
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Zonenplan (AGIS, Aufruf 28.06.21) ......................................................................................... 7
Abbildung 2: Schutzdekret Klingnauer Stausee (1988, Quelle: AGIS, OEREBlex) ......................................... 7
Abbildung 3: Kulturlandplan 1995 (letzte Änderung 2012, Quelle: AGIS, OEREBlex) .................................. 8
Abbildung 4: Grenzabstand, Abstand Gewässerraum. Gewässerraumbreite gemäss Standortinformation
Fachkarte Gewässerraum 18.25 m. .............................................................................................................. 9
Abbildung 5: Ausrüstung Gebäude nach 2030 mit zusätzlichen Mulden. .................................................... 9
Abbildung 6: Foto aktuelle Situation .......................................................................................................... 10
Abbildung 7: Isohypsen (blaue Linien), Grundwasserstand zwischen 314 und 315 m.ü.M. Ausschnitt AGIS
.................................................................................................................................................................... 10
Abbildung 8: Ausschnitt Situationsplan Überschwemmungsschutz, Steuerkonzept Absperrschieber ...... 12
Abbildung 9: Bestehendes Hebewerk mit offenem Pumpensumpf und Lärmschutzwand (links) ............. 13
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Abbildung 10: EZG Binnenkanal. Gelb: EZG Binnen- und Seitenkanal gesamt, grün: EZG Binnenkanal an
ARA, 2.9 km2 .............................................................................................................................................. 15
Abbildung 11: Überlauf und Durchlaufmengen ARA Klingnau [m3/m] ...................................................... 17
Abbildung 12. Durchlaufmenge ARA Klingnau hochaufgelöst [l/s], max. Durchlaufmenge 131 l/s ........... 17
Abbildung 13: Regenwetterzulauf ARA und Entlastungen vor und Auf ARA Gelände ............................... 19
Abbildung 14: Aktuelles Entlastungskonzept ARA ...................................................................................... 20
Abbildung 15: Leitungsführung Druckleitung Provisorium Süd .................................................................. 22
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1 AUSGANGSLAGE
Die ARA Klingnau wurde 1964 in Betrieb genommen und in den Jahren 1990 bis 1993 saniert
und erweitert. Der Kanton fordert, dass die ARA Klingnau, die ARA Leuggern und die ARA
Kleindöttingen bis 2030 zu einer ARA zusammengeschlossen werden. Die Arbeitsgruppe
Klingnauer Stausee empfiehlt, die neue Anlage am Standort ARA Klingnau zu erstellen (s.
„Machbarkeitsstudie Zusammenschluss“, Holinger AG, 30.08.2019).
Das bestehende Hebewerk an der ARA ist sanierungsbedürftig; die Schale der Archimedes-
Schnecken sind ausgewaschen und die Lager nicht mehr zu reparieren. Es fördert daher ak-
tuell nur noch ca. 95 l/s statt der ursprünglich 105 l/s, auf die es dimensioniert wurde. Die
Sanierung des Hebewerks kann daher nicht bis zum Anschluss der Gemeinden Leuggern und
Kleindöttingen zuwarten.
Im folgenden Projekt soll das Hebewerk durch Tauchwasserpumpen ersetzt werden. Diesen
neuen Pumpen muss ein Feinrechen vorgeschaltet werden, damit diese nicht verstopfen.
Daher wird im Zuge des Projekts auch ein neues Rechengebäude erstellt („Ausbauphase 1“ -
> Zeitspanne 2022-2026). Beim Layout und der Dimensionierung soll der zukünftige Zusam-
menschluss mit Leuggern und Kleindöttigen berücksichtigt werden („Ausbauphase 2“ -> Zeit
nach 2030)
2 AUFTRAG
Der Abwasserverband Klingnau-Döttingen-Tegerfelden hat am 01.12.2020 sämtliche SIA-
Phasen 31 bis 53 der Ingenieurgemeinschaft Kuster+Hager Ingenieurbüro AG, St. Gallen und
Gujer Ingenieure AG, Rümlang mit den folgenden Arbeiten beauftragt:
- Ersatz des Schneckenhebewerks durch Tauchpumpen
- Ersatz der bestehenden Rechenanlage durch zwei Flachfeinsiebrechen
- Projektierung eines neuen Rechengebäudes
3 GRUNDLAGEN
Die folgenden Unterlagen wurden für das Projekt berücksichtigt:
- Technischer Bericht ARA Klingnauer Staussee, Machbarkeitsstudie (Holinger,
30.08.2019)
- Machbarkeitsstudie Zusammenschluss, Ausbau ARA Klingnau Projektoptimierung
(Holinger, 4.10.2019)
- Betriebsdaten ARA Klingnau 2016-2020
- Online Karten Kanton Aargau (AGIS)
- Auskünfte der folgenden Fachplaner: Bauingenieure Nänny+Partner, Objektschutz-
experten Egli Engineering, Jäckli Geologen, EKAG Elektro-Engineering (s. auch sepa-
rate Berichte/Planbeilagen)
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4 STANDORTMERKMALE UND UMWELTEINFLUSS
4.1 Raumplanung
Die ARA Klingnau liegt in der Zone für öffentliche Bauten. Das Gelände der ARA grenzt im
Norden an Landwirtschaftszone, im Südosten an Wohnzone 2 (W2, lärmvorbelastetes Ge-
biet) und im Osten an die Hauptverkehrstrasse K113. Im Westen grenzt das Areal an eine
„weitere Zone nach Art. 18 RPG“ (s. Abbildung 1). Das kantonale Recht kann weitere Vor-
schriften zu dieser Zone enthalten. Im Schutzdekret Klingnauer Stausee und im Kulturland-
plan ist das direkt an die ARA angrenzende Gebiet jedoch nicht als Schutzzone ausgewiesen.
Abbildung 1: Zonenplan (AGIS, Aufruf 28.06.21)
Abbildung 2: Schutzdekret Klingnauer Stausee (1988, Quelle: AGIS, OEREBlex)
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Abbildung 3: Kulturlandplan 1995 (letzte Änderung 2012, Quelle: AGIS, OEREBlex)
4.2 Grenzabstand und Abstand zum Gewässerraum
Der Gewässerraum wird mit dem Neubau unterschritten. Auch der Abstand des Gebäudes
zur Parzellengrenze beträgt an der nächsten Stelle weniger als 10 cm, s. Abbildung 4. Dies ist
aus folgenden Gründen gerechtfertigt (Abklärung 07.07.2021 mit Hansueli Keller, Fachspezi-
alist Gewässernutzung).
4.2.1 Standortgebundenheit:
- Die bestehenden Rinnen des Hebewerks werden an derselben Position durch einen
neuen Pumpensumpf ersetzt.
- Die Rechenanlage muss über dem bestehenden Zulaufkanal installiert werden. Die
Position des Zulaufkanals ist gegeben. Er wird im Rahmen des Projekts sogar umge-
lenkt, um die Grenzabstände nicht weiter zu minimieren (s. gelbe Markierung Abbil-
dung 4). Der Kanal kann nicht stärker umgelenkt werden, da sonst die hydraulischen
Verhältnisse vor dem Rechen ungünstig sind.
- Das Gebäude wird ARA-seitig durch die beiden bestehenden Regenbecken einge-
schränkt, s. grüne Markierung Abbildung 4. Der Durchgang muss jeweils gewährleis-
tet sein.
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Abbildung 4: Grenzabstand, Abstand Gewässerraum. Gewässerraumbreite gemäss Standortinformation
Fachkarte Gewässerraum 18.25 m.
4.2.2 Platzbedarf im Rechengebäude:
Das Rechengebäude muss zudem für den Anschluss der Gemeinden Kleindöttingen und
Leuggern genügend gross sein, d.h. nach 2030 müssen darin eine zusätzliche Mulde und ein
zweiter Rechen untergebracht werden. Es werden entsprechend Rangierflächen benötigt.
Abbildung 5: Ausrüstung Gebäude nach 2030 mit zusätzlichen Mulden.
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4.2.3 Gewässerraum durch Hochwassermauer bereits unterschritten
Im Jahr 2000 wurde zum Schutz vor Hochwasser eine Mauer errichtet (Oberkante Mauer
liegt bei 315.50 m.ü.M, s. auch Abbildung 4 und Schnitt 3 -3 in den Planbeilagen.) Die Mauer
muss aufgrund der Objektschutzauflagen bestehen bleiben und nach 2030 sogar erweitert
und erhöht werden. Sie unterschreitet ebenfalls den Gewässerraum. Wie im Foto unten er-
kennbar ist, wird der Bereich zwischen Hochwassermauer und bestehenden Bauten bereits
heute genutzt. Das natürliche Gewässerprofil ist somit bereits verbaut und wird durch einen
Neubau hinter der Mauer (=ARA-seitig) nicht weiter eingeschränkt.
Abbildung 6: Foto aktuelle Situation
4.3 Grundwasser
Das Bauvorhaben liegt im Grundwasserbereich (s. Karte EnVIS, Zugriff 02.06.2021). Der Be-
triebsleiter misst in zwei Schächten auf der ARA den momentanen Grundwasserstand. Da
diese Messung nicht vollständig mit der Karte im EnVIS übereinstimmt, hat das Büro Jäckli
Geologie den langjährigen mittleren Grundwasserstand bestimmt und Kompensationsmass-
nahmen ausgearbeitet (s. separaten Bericht).
Abbildung 7: Isohypsen (blaue Linien), Grundwasserstand 314 - 315 m.ü.M. (AGIS)
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4.4 Naturgefahren und Objektschutz
Das neue Gebäude liegt im hochwassergefährdeten Bereich. Deshalb hat die auf Naturge-
fahren spezialisierte Firma Egli Engineering AG, St. Gallen die Planung begleitet (s. separaten
Bericht und Objektschutznachweis.)
4.4.1 Gefährdung durch Binnenkanal („äussere Hochwassergefährdung“)
Die Anlage ist durch Hochwasser aus dem Binnenkanal gefährdet. Dieses kann aktuell durch
den Entlastungskanal aus Regenbecken 1 (RB 1) in die ARA gelangen (s. auch Kapitel 6.4 Ent-
lastungskonzept). Dieser Schieber ist momentan ein Handschieber, der im Hochwasserfall
geschlossen werden kann. Hierfür muss ein Mitarbeiter vor Ort sein. Im Rahmen des Projekts
wird am Binnenkanal neu eine Niveausonde installiert und der Schieber der Entlastung durch
einen gesteuerten Regelschieber ersetzt (s. 1. Niveausonde in Abbildung 8). Die Position der
Niveausonde ist so gewählt, dass man dort einfach aus dem neuen Rechengebäude Strom
zuführen kann. Bei Hochstand des Binnenkanal wird der Schieber am Entlastungskanal auto-
matisch geschlossen. Er verfügt über einen Not-Handbetrieb, so dass er auch im Falle eines
Stromausfalls bedient werden kann.
4.4.2 Gefährdung durch ARA-Zulauf („innere Hochwassergefährdung“)
Im Fall eines Starkregenereignises entlastet der Zulauf zunächst in RB 1, von dort in RB 2 und
gelangt über eine Überfallkante in den Entlastungskanal Richtung Binnenkanal (s. auch Kapi-
tel 6.4 Entlastungskonzept). Ist aber der Absperrschieber aufgrund von Hochstand im Bin-
nenkanal geschlossen, kann die ARA durch den Zulauf aus dem EZG überschwemmt werden.
Um dies zu verhindern, wird eine Zulaufmessung (Niveausonde 2 in Abbildung 8) im Bereich
des jetzigen Entlastungsbauwerks installiert. Voraussichtlich wird nicht nur das Niveau, son-
dern auch der Durchfluss gemessen (z.B. mit Durchflussmengenmessung Typ „Raven Eye“,
Ausschreibung noch nicht erfolgt.) Steigt dort der Wasserspiegel, so wird der Absperrschie-
ber Zulauf automatisch teilweise oder ganz geschlossen. Gleichzeitig kann diese Zuflussmen-
genmessung den Gesamt-Zulauf zur ARA und die Entlastungsmenge aus dem Zulauf direkt in
den Binnenkanal messen.
Wenn der Zulauf gedrosselt wird, wird das Abwasser/Regenwasser-Gemisch stattdessen im
Einzugsgebiet entlastet. Dies ist vertretbar, da die ARA sofort nach dem Regenereignis wie-
der betriebsbereit ist. Würde sie hingegen durch den Zulauf überschwemmt werden, kann
es längere Zeit dauern, bis der Schaden behoben und die Anlage wieder voll funktionsfähig
wäre.
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Abbildung 8: Ausschnitt Situationsplan Überschwemmungsschutz, Steuerkonzept Absperrschieber, 2. Niveausonde voraussichtlich auch Durchflussmengenmessung
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4.5 Luft / Geruch
Das neue Rechengebäude wird im Gegensatz zum bestehenden Rechengebäude über eine Lüf-
tung verfügen. Aus Sicht des Betriebspersonals verbessern sich daher die Arbeitsbedingungen
im Rechengebäude. Im Projekt ist zudem Platz für einen späteren Anschluss einer Abluftanlage
(z.B. Aktivkohlefilter) vorgesehen. Dies ist auch im Kostenvoranschlag berücksichtigt. Sollte
diese auf Wunsch der Bauherrschaft realisiert werden, verbessert sich die Situation sowohl für
das Betriebspersonal als auch für die angrenzenden Liegenschaften.
4.6 Lärm / Erschütterungen
Das bestehende Hebewerk wurde im Jahr 2000 in Richtung des Wohnviertels (Südosten) mit
einer Lärmschutzwand ausgestattet. Auch beim Neubau werden Lärmschutzvorschriften be-
rücksichtigt.
Als Grundlage gilt die Lärmschutzverordnung (LSV) vom 15.12.1986 (Stand 17.05.2019). Der
Projektperimeter befindet sich in der Empfindlichkeitsstufe (ES) III. Es gelten daher die folgen-
den Belastungsgrenzwerte:
Tabelle 1: Lärmbelastungsgrenzwerte Industrie- und Gewerbelärm, Anhang 6 LSV
Belastungsgrenzwert Tag, ES III Nacht, ES III
dB(A) dB(A)
Planungswert 60 50
Immissionsgrenzwert (IGW) 65 55
Alarmwert 70 65
4.6.1 Umbau Hebewerk
Beim Umbau des Hebewerks handelt es sich um eine Änderung einer ortsfesten Anlage, da die
bestehenden Archimedes-Schnecken durch Tauchpumpen ersetzt werden.
Abbildung 9: Bestehendes Hebewerk mit offenem Pumpensumpf und Lärmschutzwand (links)
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Die Lärmemissionen der geänderten Anlage müssen - soweit technisch und betrieblich möglich
- begrenzt werden (s. Art. 8, Abs. 1 LSV). Dieser Anforderung wird Rechnung getragen, indem
der neue Pumpensumpf vollständig abgedeckt wird und zukünftig von einem Gebäude umge-
ben ist. Die lärmemittierenden Pumpen befinden sich im Abwasser und sind daher nicht rele-
vant.
4.6.2 Neues Rechengebäude
Das neue Rechengebäude wird gemäss Art. 3 LSV als „neue ortsfeste Anlage“ eingestuft. Es
gelten daher für die Maschinentechnik sowie für die Lüftung Planungswerte (s. Tabelle 1).
Die ARA Klingnau liegt in der Zone für öffentliche Bauten und Anlagen mit einer Lärmempfind-
lichkeitsstufe ES III (Zonenplan). Da das Pumpwerk durchgängig läuft, gelten die Planungs-
werte «Nacht». Auf dem Zu- sowie dem Abluftkanal ist eine entsprechende Schalldämmung
vorgesehen und im KV berücksichtigt.
4.7 Entwässerung und Kanalisation
Gemäss Prioritätenliste in der VSA-Richtlinie Abwasserbewirtschaftung bei Regenwetter (VSA
2019) sollte das Dachwasser (Dachfläche 140 m2) mit erster Priorität versickert werden. Die
Versickerung ist in dem Projektperimeter gemäss Versickerungskarte AGIS zwar möglich („gut,
Anlage eingeschränkt“). Für eine Versickerung müsste aber der Abstand zum Grundwasser ge-
mäss Modul D, 7.4 der VSA-Richtlinie über ein Meter betragen. Die Geländeoberkante auf dem
ARA Gelände liegt jedoch bei 314.4 m.ü.M., der langjährige Grundwasserspiegel bei 313.0
m.ü.M. (s. separater Bericht Jäckli).
Als zweite Priorität kann das Dachwasser des neuen Gebäudes in den Binnenkanal eingeleitet
werden. Die Notwendigkeit von Retention wurde mit dem Hilfsmittel «Beurteilung der Re-
tention bei Einleitung von nicht verschmutztem Regenwasser in kleine Gewässer« (AfU AG,
2021) und dem Ordner «Siedlungsentwässerung» Kap. 2.3 8AfU AG, 2021) überprüft. Grund-
sätzlich ist die Einleitung in den Binnenkanal möglich, da Dachwasser gemäss Tabelle B6 «Ab-
wasserbewirtschaftung bei Regenwetter» (VSA 2019) gering belastet ist. (Es dürfen aber keine
pestizid- oder stark blei-, kupfer-, zink- und zinnhaltigen Materialien verbaut sein.)
4.7.1 Q 347 im Binnenkanal
Es liegen keine Angaben aus Modellen oder EnVIS (Hydromaps) zur Abflussmenge vor. Daher
wird die Abflussmenge gemäss Hilfsmittel AfU wie folgt abgeschätzt:
- Bestimmung Einzugsgebiet Binnenkanal an der ARA mit der Karte «Teileinzugsgebiete
2qm» (map.geo.admin): Schätzung 2.9 km2
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Abbildung 10: EZG Binnenkanal. Gelb: EZG Binnen- und Seitenkanal gesamt, grün: EZG Binnenkanal an ARA,
2.9 km2
- Spezifische Abflussmenge nächstgelegenes Gewässer: 4.1 l/s/km2 (Surb in Döttingen,
s. Blatt 2.3-2 im Ordner «Siedlungsentwässerung»)
➔ Q347 = 4.1 l/s/km2 * 2.9 km2 = 11.89 l/s
4.7.2 Regenwasseranfall
Es ist die Regenwassermenge (QE) mit einer Jährlichkeit von z=1 massgebend:
- Regenintensität Rt=6,z=1 gemäss Intensitätskurve Kt. AG: 200 l/s/ha
- Abflusskoeffizient Ψ für Dach ohne Begrünung: 1 [-]
- Dachfläche A = 140 m2 = 0.014 ha
➔ QE = 200 l/s/ha * 1 * 0.014 ha = 2.8 l/s, damit fällt die Niederschlagsmenge unter die
Bagatellgrenze (< 20 l/s)
4.7.3 Beurteilung der Einleitung:
Das Einleitverhältnis beträgt V = Q347 / QE = 11.89 / 2.8 = 4.25
- Sohlenfaktor fs = 1.0
- Gewässerfaktor fG = 0.5 Typ „kleiner Mittellandbach“
- VG = V * fs * fG = 4.25 * 1.0* 0.5 = 2.125
➔ 2.24 > 0.1, es ist daher keine Retention erforderlich.
Fazit:
Die Einleitung des Dachwassers in den Binnenkanal ist möglich.
Es ist keine Retention erforderlich.
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5 DIMENSIONIERUNG
Die ARA Klingnau ist ursprünglich auf 105 l/s dimensioniert. Die tatsächliche Förderleistung
der Schnecken beträgt aktuell 95 l/s.
Für die Dimensionierung des Pumpwerkes wurden die folgenden Parameter aus den Betriebs-
daten 2018-2020 ausgewertet:
- Überlauf in Regenbecken [m3/d]
- Durchlaufmenge ARA [m3/d]
- Total Zulauf ARA (Summe aus Überlauf in RB und Durchlaufmenge)
- Niederschlagsmenge [mm/24h]
- Ablaufmenge [l/s], alle 15 Minuten gemessen.
Die ARA hat keine Zulaufmessung. Der Gesamtzulauf errechnet sich daher aus der aus Regen-
becken 1 entlasteten Menge und der Abwassermenge gemäss Ablaufmessung. Die Auswer-
tung der Daten ergibt:
Tabelle 2: Auswertung Ablauf- und Entlastungsmengen, 2016-2020 (Stundenteiler n=16)
2-facher Regenwetteran- 2 QTW 90.2 [l/s] Mittelwert aus 20%- und 50%-Quantil total
fall
2-facher Regenwetteran- 2 QTW 96.9 [l/s] Methode gleitende Minima total (20% erhöht)
fall
Max. Durchlaufmenge ARA Q max. 131 [l/s] ohne Entlastungsmengen
Gemäss Zusammenschlussstudie der Firma Holinger (30.8.2019) sollte die ARA Klingnau wei-
terhin auf 105 l/s dimensioniert werden.
Die hochaufgelösten Daten in Abbildung 12 zeigen jedoch, dass die Ablaufmengenmessung
aktuell regelmässig Mengen über 105 l/s misst, welche die Anlage durchlaufen (max. Wert =
131 l/s). Es wird also aktuell mehr als die gesetzlich vorgeschriebene zweifache Trockenwet-
termenge behandelt. Um einen gleichbleibenden Gewässerschutz zu gewährleisten, wird das
Pumpwerk nach Rücksprache mit dem Betriebsleiter und der Bauherrschaft auf 120 l/s dimen-
sioniert.
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30000
Überlauf RB
28000
26000 Durchlauf ARA
24000
22000
Menge [m3/d]
20000
18000
16000
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
01.01.2016 01.01.2017 01.01.2018 01.01.2019 01.01.2020
Abbildung 11: Überlauf und Durchlaufmengen ARA Klingnau [m3/m]
140
Durchlaufmenge hochaufgelöst [l/s]
120
100
80
60
40
20
0
Abbildung 12. Durchlaufmenge ARA Klingnau hochaufgelöst [l/s], max. Durchlaufmenge 131 l/s
Für die zukünftig angeschlossenen ARA wurde in der Zusammenschlussstudie (Holinger, 2019)
die folgende hydraulische Belastung ermittelt:
- ARA Kleindöttingen: 2 QTW=80 l/s (Beibehalten der jetzigen Dimensionierungsgrösse)
- ARA Leuggern: 2 QTW= 40 l/s.
Es ergeben sich für die beiden Ausbauphasen daher:
Tabelle 3: Dimensionierung nach Ausbauphasen
Phase Ausbaugrösse Q_dim Anzahl Pumpen
1; 2022-2030 120 l/s 2x 60 l/s + 1x 60 l/s redundant
2; nach 2030 240 l/s 4x 60 l/s + 1x 60 l/s redundant
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6 PROJEKTBESCHRIEB
6.1 Maschinentechnik
Das Hebewerk wird durch Tauchpumpen ersetzt. Damit diese nicht verstopfen, werden Fein-
rechen vorgeschaltet. Auf Wunsch der Bauherrschaft wird ein Flachfeinsiebrechen „Grimmel
Ffr 30/250“ (vertrieben in der Schweiz durch die J+S Umwelttechnik AG, Hottwil) vorgesehen.
Die Rechengutwaschpresse ist hierbei schon integriert. Dies hat den Vorteil, dass beim Ausbau
2030 der Rechen modular mit einem zweiten Rechen ergänzt werden kann, ebenfalls mit ei-
gener Rechengutwaschpresse. Vor der Installation des 2. Rechen 2030 wird der 2. Rechenkanal
durch Steckschützen abgeriegelt und bleibt leer. Er dient aber im Notfall als Bypass.
Im Rechengebäude wird zusätzlich ein Sandwäscher untergebracht. Aktuell ist der bestehende
Sandwäscher ausser Betrieb, was zusätzliche Entsorgungskosten für verunreinigten Sand ver-
ursacht. Der neue Sandwäscher wird mit der Leitung im UG des bestehenden Rechengebäudes
verbunden. Der Organikabzug wird hinter der Probenahmestelle in den neuen Pumpensumpf
geleitet.
Das Rechengut wird vor 2030 in Rollcontainer gefördert. Nach der Installation des 2. Rechen
2030 können die Rollcontainer durch eine Mulde ersetzt werden. Der Sandwäscher fördert das
Sandfanggut ab 2022 bereits in eine Welaki-Mulde. Die Mulden können mit motorisierten Ver-
fahrwagen bewegt werden. Das Gebäude ist auf den Endausbau mit 2 Mulden dimensioniert.
Vor 2030 sind 2+1 Pumpen mit einer Fördermenge von je 60 l/s (H_mano,max = 4.9 m) verbaut.
Sie fördern in einzelnen Druckleitungen (Innendurchmesser DN 200) in den Kanal vor dem be-
stehenden Rechen. Auch die Pumpen und ihre Druckleitungen können nach 2030 modular er-
weitert werden (4+1 á 60 l/s). Auf Wunsch des Betriebsleiters werden keine Rückschlagklap-
pen, sondern ein Schwanenhals als Rücklaufschutz vorgesehen. Der bestehende Rechen kann
nach der Bauzeit zurückgebaut werden.
Die Maschinentechnik kann für den Anschluss der beiden Gemeinden Kleindöttingen und
Leuggern modular erweitert werden (s. Tabelle 4)
Tabelle 4: Ausrüstung Rechengebäude Ausbauphase 1 (2022-2030) und 2 (nach 2030)
Maschine / Ausrüstung 2022-2030 nach 2030
Pumpen 2+1 à 60 l/s 4+1 à 60 l/s
Rechen 1 Stück 2 Stück
Mulden/Container 1 Mulde 4m3 + 3 Rollcontainer (800l) 2 Mulden 4m3
Verfahrwagen 1 Stück 2 Stück
Sandwäscher 1 Stück 1 Stück (Platz für grösseres Mo-
dell vorhanden)
Lüftung vorhanden vorhanden
Abluftbehandlung nicht in Betrieb vorgesehen bzw. erweiterbar
Wasserversorgung Trinkwasserversorgung mit Brauchwasseraufbereitung
Netztrennstation
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6.2 Rückläufe und Probenahme
Der Probenehmer für die Zulaufmessung zieht seine Probe direkt hinter dem Feinrechen. Die
Rückläufe aus der Faulung werden umgelegt und hinter der Probenahme in den Pumpensumpf
geleitet (analog dem Organikabzug des Sandwäschers). Die Probenahme wird somit nicht
durch interne Rückläufe verfälscht. Eine Durchflussmengenmessung ist gemäss Angaben des
AfU (Reto Bannier, Besprechung 29.06.2021) nicht zwingend erforderlich und ist auch heute
noch nicht vorhanden. Bei Bedarf kann sie nach 2030 im Kanal zwischen neuem Pumpwerk
und Sandfang eingebaut werden.
Der bisherige Zulauf Nord wird umgelegt und in den Zulauf geführt. Dort ist auch der Anschluss
der Gemeinden Kleindöttingen und Leuggern vorgesehen.
6.3 Umlegen Werkleitungen
Für das Gebäude müssen folgende Werkleitungen umgelegt werden:
- Faulwasserleitung
- Entwässerung bestehendes Rechengebäude und Abwasserleitung Betriebsgebäude
- Elektrozuleitung bestehendes Rechengebäude
6.4 Regenwetterkonzept
6.4.1 Aktuell und Phase 1 (2022-2030)
Gemäss Angaben von GEP-Ingenieur M. Schifferli fallen im Regenwetterfall aktuell folgende
Zulaufmengen an der ARA an:
- Zulauf Nord: RWA=496 l/s, Entlastungsmöglichkeit in Regenbecken 2
- Zulauf Süd: RWA= 2‘170 l/s, Entlastungsmöglichkeit in Regenbecken 1
Abbildung 13: Regenwetterzulauf ARA und Entlastungen vor und Auf ARA Gelände
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Abbildung 14: Aktuelles Entlastungskonzept ARA
Die Entlastung über die Überfallkante RB 1 wird gemessen. Die Menge ergibt zusammen mit
der Durchlaufmessung (Ablaufmessung ARA) den Gesamtzulauf der ARA.
An diesem Regenwetterkonzept ändert sich nach dem Neubau des Pumpwerks und Rechen-
gebäudes nichts.
6.4.2 Phase 2 (nach 2030)
Das Regenwetterkonzept nach 2030 ist nicht Bestandteil des aktuellen Projekts. Allerdings
musste bereits jetzt definiert werden, welcher Platz im aktuellen Projekt zur Verfügung steht
und welcher Anlagenteil nach 2030 bestehen bleibt. Unter anderem musste hierfür geprüft
werden, ob bereits jetzt eine Platzreserve für ein Regenwetterpumpwerk nach 2030 vorgese-
hen werden muss.
In Rücksprache mit dem ARA-Betrieb und dem GEP Ingenieur M. Schifferli (Sitzung vom
17.05.2021) wurden für die Regenwetterbewirtschaftung nach 2030 folgende Vorschläge er-
arbeitet:
- Die bestehende Entlastung RA K23 soll ausser Betrieb genommen werden. Das entlas-
tete Regenwasser soll in die jetzigen Vorklärbecken (VKB) entlasten und dort behandelt
werden. Dieser Umbau der VKB in Regenklärbecken wird auch in der Zusammen-
schlussstudie (Holinger, 2019) vorgeschlagen. So wird das Regenwasser aus Richtung
Norden getrennt vom Regenwasser aus Richtung Hauptzulauf Süd behandelt. Auf ein
energieintensives Regenwasser-Hebewerk kann somit verzichtet werden.
- Im Zulauf Süd wird das Regenwasser wie gehabt mit RB 1 und RB 2 behandelt. Dies
entspricht nicht dem Vorschlag aus der Zusammenschlussstudie. Gemäss Zusammen-
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schlussstudie soll im RB 2 nämlich ein Faulraum erstellt werden. Aus Sicht des GEP-
Ingenieurs müsste aber in diesem Fall Ersatz-Volumen für die Regenwasserbehandlung
Süd geschaffen werden. Ohne Ersatz-Volumen muss ein Regenwasser-Hebewerk ge-
schaffen werden (5 x 400 l/s). Das wäre aus energetischer Sicht nicht sinnvoll und
würde zusätzlich Platz beanspruchen, der ab 2030 allenfalls für den Ausbau des Sand-
fangs benötigt wird.
- Der Zulauf aus den Gemeinden Kleindöttingen und Leuggern wird direkt vor der Re-
chenanlage eingeleitet. Es handelt sich dabei bereits um vorentlastetes Abwasser (2
QTW), das nicht erneut entlastet werden darf.
Wenn das Regenwasser aus Zulauf Nord in den jetzigen VKB behandelt wird, kann auf das Re-
genwasser-Hebewerk verzichtet werden.
6.5 Grösse des Pumpensumpfs
Gemäss Vorgaben der Bauherrschaft sollen Pumpen der Firma 3S Systemtechnik AG, Remigen
eingebaut werden. Bei der Dimensionierung des Pumpensumpfs lag bereits ein Richtpreis-An-
gebot auf Basis der Anlagenkennlinie vor. Für die Dimensionierung des Pumpensumpfs wur-
den folgende Aspekte berücksichtigt.
- Der Fels steht etwa auf 312.5 m.ü.M. an. Der Pumpensumpf sollte möglichst flach sein,
um Baukosten zu minimieren.
- Die Abmessungen der offerierten Pumpen sind gegeben. Der Abstand von Pum-
penachse zu Pumpenachse sollte 50 – 60 cm betragen.
- Es sollen nach 2030 zwei zusätzliche Pumpen installiert werden können.
Der Grösse des Pumpensumpfes ergibt sich gemäss den obigen Überlegungen zu 17.3 m3.
6.6 Auslegung Pumpen
Die Auslegung der Pumpen ist aus Anhang I zu entnehmen. Der Betriebspunkt einer Pumpe
liegt bei HMano = 5.1 m und 64 l/s.
6.7 Provisorien
Um den bestehenden Pumpensumpf und die Archimedes-Schnecken ausser Betrieb nehmen
zu können, muss der Zulaufkanal hinter der Entlastung in RB 1 trocken sein. Dafür müssen der
Zulauf Nord und der Zulauf Süd provisorisch vor den bestehenden Rechen gepumpt werden.
6.7.1 Provisorium Süd
Bauwerk:
Das Provisorium des Hauptzulaufs wurde vom Betriebsleiter zusammen mit dem Ingenieur-
büro Schifferli geplant. Mit dem Bauwerk soll die Funktion der jetzigen Entlastungen aufrecht-
erhalten werden.
Der folgende Funktionsbeschrieb des Provisoriums stammt vom planenden Ingenieurbüro
Schifferli:
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Als Ersatz [für das Hebewerk während der Bauzeit] wird vorgängig ein neuer Pumpenschacht,
der gleichzeitig auch die Entlastung in die bestehenden Regenbecken regelt, erstellt.
Dazu wird in die Wand des bestehenden Zulaufkanals eine entsprechende Öffnung erstellt und
der heutige weitere Zulauf abgesperrt. Somit fliesst das ankommende Abwasser in einen Pum-
pensumpf mit 2 m Durchmesser, in welchen zwei Pumpen mit einer Pumpenleistung von je rund
60 l/s montiert werden. Wenn nun mehr Wasser anfällt, wird dieses durch eine weitere Öffnung
im neuen provisorischen Pumpensumpf in den bestehenden Zulauf zu den Regenbecken entlas-
tet. D.h. die Regenwasserbehandlung wird im gleichen Umfang wie heute bewerkstelligt und
funktioniert hydraulisch äquivalent.
Den Baugesuchsunterlagen liegen Pläne des Provisoriums bei. Die beiden Druckleitungen aus
dem provisorischen Schacht kann an der Hochwasserschutzmauer entlang in den bestehenden
Rechenkanal geführt werden (s. Abbildung 15). Hierfür sind Kernbohrungen im bestehenden
Rechengebäude nötig. Als provisorische Pumpen können zwei der für das Pumpwerk vorgese-
henen Pumpen früher bestellt und nach Ausserbetriebnahme des Provisoriums als Reserve
verwendet werden.
Leitungen:
Als provisorische Leitungen sind PE-Rohre DN 160, PN4 vorgesehen, da diese bereits an der
ARA vorhanden sind (Auslegung s. Anhang I – Auslegung Pumpen Hebewerk und Provisorium).
Es können dann 2 x 50 l/s gefördert werden. Dies ist vertretbar, weil der Zulauf Nord durch ein
zusätzliches Provisorium vor den Rechen gefördert wird, am Zulauf Süd also 3.5 m/s);
vor dem Rechen muss daher eine Schikane oder eine Erweiterung eingebaut werden.
Abbildung 15: Leitungsführung Druckleitung Provisorium Süd
6.7.2 Provisorium Nord
Das Abwasser aus Zulauf Nord (ca. maximal 24 l/s) kann im bestehenden Entlastungsschacht
vor RB2 in einem Metallschacht gefasst und mit einer Druckleitung in den Kanal vor den Re-
chen gepumpt werden.
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6.7.3 Provisorische Elektrozuleitungen
Für den Bauaushub müssen bestehende Elektroleitungen verlegt werden. Dafür werden vor-
gängig provisorische Kabelschutzrohre verlegt. Details sind dem Situationsplan der Firma EKAG
(08.07.2021) zu entnehmen.
6.8 Bauablauf
Es ist folgendes Grobterminprogramm vorgesehen:
Tabelle 5: Grobterminprogramm
Sept. 2021 Baueingabe, Projektunterlagen an Gemeindeversammlungen
Okt. - Nov. 2021 Submissionen Tief- und Hochbau, Maschinentechnik
Nov. 2021 Projekt- und Kreditgenehmigung in den Wintergemeindeversammlungen
Dez. 2021 Arbeitsvergaben
Jan. – Feb. 2022 Provisorien, Vorbereitung, Abbrüche
März – April 2022 Aushub
Mai – Juli 2022 Betonbau, Stahlbau, Bodenbelag
Aug. - Okt. 2022 Installation Maschinentechnik, Elektroanlagen, HLKS
Nov. 2022 Inbetriebnahme, Abnahmen
Dez. 2022 Rückbau Provisorium
Frühjahr 2023 Schlussabrechnung
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7 KOSTENVORANSCHLAG
Die Beträge verstehen sich exklusive MwSt. Soweit nicht anders vermerkt, hat Kuster+Hager
die Kosten anhand von vergleichbaren Objekten geschätzt.
BKP Bezeichnung Betrag [CHF] Kommentar / Grundlage
0 Grundstück 9’000 Vermessung Geometer / 3D Scan
1 Vorbereitungsarbeit 51’000 Abbrüche, Provisorien
20 Baugrube 145’000 Kostenschätzung Bauingenieur
21 Baumeisterarbeiten 435’000 Beton, Stahlbau, Fassade, Kostenschätzung Bauin-
genieure Nänny+Partner
22 Rohbau 83’000 Dach, Fenster, Türen
23 Elektroanlagen 288’000 Automation, Schaltschränke, Messtechnik, Proviso-
rien, Schätzung EKAG Elektro-Engineering
24 HLKS 69’000 Richtofferte Vögele AG Tegerfelden
25 Sanitäranlagen 20’000 Sanitärapparate und Trinkwassernetztrennung
26 Transportanlagen 30’000 Richtofferte GIS AG und Elkuch AG
27 Ausbau 1 52’000 Gipser, Maler, Metallbau (Richtofferte), Schliessan-
lagen
28 Ausbau 2 18’000 Bodenbeläge, Baureinigung
4 Umgebung 158’000 Werkleitung, Kanalisation, Instandsetzung Platz und
Böschung
5 Baunebenkosten 445’000 Honorare, Bauherrenleistung, Versicherung, Neben-
kosten, Bewilligungen
7 Elektromechanische 183’000 Rechen, Rohrleitungen, Armaturen, Mulde, Contai-
Ausrüstung ner
Total 1'986’000
St. Gallen, Montag, 27. September 2021 KUSTER + HAGER
Ingenieurbüro AG
9014 St. Gallen
F. Wüthrich / E. Geiling
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ANHANG I – AUSLEGUNG PUMPEN HEBEWERK UND PROVISORIUM
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