abwasserentsorgung i siedlungshydrologie fachrichtung wasserwesen, institut für siedlungs- und...
TRANSCRIPT
Abwasserentsorgung I Siedlungshydrologie
Fachrichtung Wasserwesen, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft
Peter Krebs Dresden, Dezember 2006
1 Fallstudie
2 Modellierung
3 Stoffhaushalt
4 Kanalnetzbewirtschaftung
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 2
4 Kanalnetzbewirtschaftung
4.1 Grundlagen
4.2 Abflussbasierte Steuerung
4.3 PASST
4.4 Fallbeispiel Dresden
4.5 Weitergehende Steuerungsansätze
4.6 Folgerungen
Fachrichtung Wasserwesen, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft
Peter Krebs
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 3
Emission
Immission
Ansatz der Wasserrahmenrichtlinie V
erä
nd
erte
Sys
tem
anfo
rde
rung
en
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 4
Zeit
Ab
flu
ss
Zeit
O2 (
FG
)„Dimensionierung“
Simulation, da kritische Bedingung nicht offensichtlich
Abflussganglinie und Extremwert F
ließ
gew
äss
er
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 5
Ziele der Steuerung
• Minimierung des Entlastungsvolumens
• Minimierung der Gesamtemission
• Betriebsoptimierung: „Das beste aus dem System rausholen“
• Priorisierung der Ableitung nach Verschmutzungsgrad
• Optimierung der Fließgewässerqualität
• Ausgleich oder Maximierung des Kläranlagenzuflusses
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 6
Stauraumaktivierung
Aktivierung von Speicherraum, der bei kleinen und mittelintensiven Ereignissen nicht zur Ableitung benötigt wird
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 7
Lokale Steuerung
Tu Verzugszeit Tg Ausgleichszeit
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 8
Verbundsteuerung
S P S
S P S
P rozes s -rechner
R B
R B
B Ü
B Ü
S O L L , w ird vom P R
IS T
S O L L
IS T
lokale S teuerung
IS T -W ert w ird S O L L -W ert angepass t
(P R )
laufenderm itte lt
Ver
bund
steu
erun
g
lokale S teuerung
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 9
Abflusssteuerung erfordert ....Messtechnik
WuppersammlerReuschenberg:Durchflussmessung
Stellorgane
Hebewerk
Leittechnik und Analyse
Fotos aus dem Wupperverbandsgebiet
Prozessbild RÜB Brücke
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 10
Abflusssteuerung erfordert ....
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 11
4 Kanalnetzbewirtschaftung
4.1 Grundlagen
4.2 Abflussbasierte Steuerung
4.3 PASST
4.4 Fallbeispiel Dresden
4.5 Weitergehende Steuerungsansätze
4.6 Folgerungen
Fachrichtung Wasserwesen, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft
Peter Krebs
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 12
Abflusssteuerung
Wirkung wie Rückhaltevolumen
aber flexibler und ereignisabhängig steuerbar
Gute Voraussetzungen ( PASST) großes Rückhaltevolumen
lange Aufenthaltszeit
unterschiedlich leistungsfähige Fließgewässer
nicht sehr intensive Ereignisse
Vorsicht bei Interaktion mit Sedimenten
biochemische Prozesse, Geruch, Korrosion
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 13
Steuerungspotenzial
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 2 4 6 8 10Regendauer T N (h)
Reg
enh
öh
en-Ä
qu
ival
ent
h (
mm
)
SteuerungEntlastung
keine Entlastung
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 14
Grundsätzlicher Planungsverlauf
Vorstudie mit AST(siehe Kapitel 6)
Variantenvergleich(siehe Kapitel 7)
Detailstudie für Vorzugsvariante mit AST?
NEIN JADetailstudie
mit AST(siehe Kapitel 8)
Herkömmliche Detailstudie
Grundlagendaten ausreichend?
JA
Ziele für Entwässerungssystem definieren (siehe Kapitel 3.1)
NEINZusätzliche Datenerhebungen
Alternative Planungsvarianten ohne AST
Rahmenbedingungen für die Planung (siehe Kapitel 5)
JA
System grundsätzlich steuerungswürdig? (PASST)
(siehe Kapitel 4)NEIN
Herkömmliche Planungen
Schritt 1: Erste Abschätzungen
Schritt 2: Vorstudie
Schritt 3: Detailstudie
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 15
Schritt 1: Erste Abschätzungen
Ziele für Entwässerungssystem definieren (siehe Kapitel 3.1)
JA
System grundsätzlich steuerungswürdig? (PASST)
(siehe Kapitel 4)NEIN
Herkömmliche Planungen
Ø Reduzierung der GewässerbelastungØ Minimierung der InvestitionskostenØ Optimierung des Kanalbetriebs
PASST www.dwa.de
DWA AG ES 2.4 „Abflussteuerung“
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 16
Schritt 2: Vorstudie
Vorstudie mit AST(siehe Kapitel 6)
Variantenvergleich(siehe Kapitel 7)
Grundlagendaten ausreichend?
JA
NEINZusätzliche Datenerhebungen
Alternative Planungsvarianten ohne AST
Rahmenbedingungen für die Planung (siehe Kapitel 5)
Ø (Bauwerke, MSR-Technik)Ø Verfügbarkeit von Simulationsprogrammen und
MessdatenØ Organisatorische AspekteØ Rechtliche Aspekte
JA
Ø Festlegung der ZielgrößenØ Auswahl und Ermittlung von BelastungsszenarienØ Überschlägige Ermittlung des
SpeichernutzungspotenzialsØ Entwurf von SteuerungsalgorithmenØ Festlegung der Messstellen und SteuerungsorganeØ Aufstellung verschiedener SteuerungsalgorithmenØ Formulierung und Simulation von
SteuerungsalgorithmenØ Klärung der rechtlichen Rahmenbedingen
Ø ZielerreichungsgradØ Wirtschaftlichkeit
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 17
Schritt 3: Detailstudie
Detailstudie für Vorzugsvariante mit AST?
NEIN JADetailstudie
mit AST(siehe Kapitel 8)
Herkömmliche Detailstudie
Ø Detailplanung des Steuerungsalgorithmus
Ø Planungsschritte zur praktischen Umsetzung der Abflusssteuerung
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 18
4 Kanalnetzbewirtschaftung
4.1 Grundlagen
4.2 Abflussbasierte Steuerung
4.3 PASST
4.4 Fallbeispiel Dresden
4.5 Weitergehende Steuerungsansätze
4.6 Folgerungen
Fachrichtung Wasserwesen, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft
Peter Krebs
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 19
Erste Abschätzung mit PASST
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 20
Erg
änze
nd
e In
form
atio
ne
n Literatur
Beispiele
Galerie
Anwendung von PASST
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 21
AST in Deutschland
Der DWA AG ES 2.4sind 42• in Planung befindliche• Studien• umgesetzteProjekte bekannt
Weitere 4 Projekteim Ausland dokumentiert
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 22
AST in NRW
Ruhrgebiet
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 23
Auszug aus Bewertungstabelle PASST
A. Entwässerungsgebiet
B. Abwasseranfall
C. Kanalnetz
D. Betriebliches Netzverhalten
E. Gewässer
F. Kläranlage
vermutlich nicht steuerungswürdig
vermutlich steuerungswürdig
für Steuerung prädestiniert
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 24
Bewertungstabelle PASST
Kenndaten bzw. Kriterium Bewertungspunkte
A. Entwässerungsgebiet
A.1 Gebietsausdehnung (Fließweg im Haupt-sammler)
lang > 5 km (2)
mittel (1)
kurz < 1 km (0)
A.2 Unterschiede zwischen aktueller und geplanter Gebietsentwicklung
groß (2)
klein (1)
keine (0)
B. Abwasseranfall
B.1 Gebiete mit spezieller Verschmutzung des Oberflächenabflusses
mehrere (2)
1-2 (1)
keine (0)
B.2 Örtlich und zeitlich differenzierter Schmutzwasseranfall (Starkverschmutzer, Übergabe aus Trennsystemen)
hoch (2)
mittel (1)
keiner (0)
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 25
Bewertungstabelle PASST
C. Kanalnetz
C.1 Anzahl vorhandener Steuerungseinrich-tungen (z. B. Pumpen, Schieber, Wehre)
mehrere (4)
1-2 (2)
keine (0)
C.2 Sammlergefälle flach < 0,2 %
(4) mittel
(2) steil > 0,5 %
(0)
C.3 Leistungsfähige Maschen im Sammlernetz mehrere
(4) 1-2 (2)
keine (0)
C.4 Anzahl vorhandener Rückhalteanlagen (Becken und Stauraumkanäle (? 50 m³))
>4 (4)
1 - 4 (2)
0 (0)
C.5 Anzahl vorhandener Entlastungsanlagen >6 (4)
2 - 6 (2)
<2 (0)
C.6 Absolutes Speichervolumen (Becken und/oder Kanalstauräume)
> 5000 m3 (4)
2000 – 5000 m3 (2)
< 2000 m3 (0)
C.7 Spezifisches Speichervolumen > 40 m3/ha
(4) 20 – 40 m3/ha
(2) < 20 m3/ha
(0)
C.8 Anzahl Zulaufsammler zur Kläranlage > 2 (3)
2 (1)
1 (0)
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 26
Bewertungstabelle PASST
D. Betriebliches Netzverhalten
D.1 Lokal begrenzte Überschwemmungs-bereiche
mehrere (2)
1-2 (1)
keine (0)
D.2 Anzahl von Becken mit ungleichmäßiger Ausnutzung
> 1 (4)
1 (2)
keines (0)
D.3 Ungleichmäßiges Entlastungs- verhalten
stark (4)
mittel (2)
gering (0)
E. Gewässer
E.1 Örtliche Unterschiede in der hydraulischen Leistungsfähigkeit
stark (4)
mittel (2)
keine (0)
E.2 Örtliche Unterschiede in der stofflichen Belastbarkeit bzw. Nutzung
stark (4)
mittel (2)
keine (0)
E.3 Empfindlichkeit des Gewässers sehr empfindlich
(2) wenig empfindlich
(0) F. Kläranlage
F.1 Möglicher Mischwasserzufluss (*) >1,0 fS,QM·QS,aM
+ QF,aM (3)
= fS,QM·QS,aM + QF,aM
(1)
< fS,QM·QS,aM + QF,aM
(0)
F.2 Kläranlage reagiert empfindlich auf hyd-raulische und/oder Schmutzfracht-Stöße
sehr empfindlich (2)
wenig empfindlich (0)
(*) Möglicher Mischwasserzufluss und Faktor fS,QM gemäß Arbeitsblatt DWA A198
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 27
Bewertungstabelle PASST
Punkte
0 – 24 vermutlich nicht steuerungswürdig
25 – 35 vermutlich steuerungswürdig
> 35 für Steuerung prädestiniert
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 28
4 Kanalnetzbewirtschaftung
4.1 Grundlagen
4.2 Abflussbasierte Steuerung
4.3 PASST
4.4 Fallbeispiel Dresden
4.5 Weitergehende Steuerungsansätze
4.6 Folgerungen
Fachrichtung Wasserwesen, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft
Peter Krebs
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 29
Fallbeispiel: Verbundsteuerung Dresden
Stauraumbewirtschaftungin Kanälen: 55.000 m3
In Becken: 36.000 m3© itwh
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 30
Gesteuerte SystembereicheGesteuerte Systembereiche
Ca. 75 % des Einzugsgebietes können durch die Bewirtschaftungsmaßnahmen erfasst werden© itwh
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 31
• Die Becken sind an 2 zentralen Standorten am Abfangsammler angeordnet
Steuerungskonzept Dresden
© itwh
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 32
• Die Abfangsammler vereinigen sich direkt vor der Kläranlage
Steuerungskonzept Dresden
© itwh
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 33
• Die aktivierbaren Volumina liegen beidseitig der Elbe, angebunden an die Abfangsammler
Steuerungskonzept Dresden
© itwh
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 34
• Die Aktivierung der Volumina erfolgt mit 20 Regelorganen
© itwh
Steuerungskonzept Dresden
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 35
• Die notwendigen Messdaten werden an ca. 30 Standorten gewonnen
Steuerungskonzept Dresden
© itwh
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 36
Aufgrund der Komplexität des Systems ist die optimale Nutzung der Speicherräume nur mit Hilfe einer Verbundsteuerung möglich
Steuerungskonzept Dresden
© itwh
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 37
Sämtliche Mess- und Steuerstellen sind an das zentrale Leitsystem der Kläranlage angebunden
In dieses Netzwerk ist auch der Steuerungsrechner eingebunden
Unter Verwendung einer Regelbasis werden anhand von systemweiten Messwerten Steuerungs-entscheidungen getroffen
Die Steuerungsentscheidungen werden an die lokalen „Unterzentralen“ zur Umsetzung übermittelt
Steuerungskonzept Dresden
© itwh
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 38© itwh
Verbundsteuerung
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 39® itwh
Fuzzy control als Regelungsansatz
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 40
Ausschnitt aus einer Regelbasis
Bedingungen Folgerung WENN B3 <= mittel UND B2 = sehr_hoch DANN P3 = sehr_gering WENN B3 = hoch UND B2 = sehr_hoch DANN P3 = gering WENN B3 <= mittel UND B2 = hoch DANN P3 = mittel WENN B3 <= mittel UND MS1 = kritisch DANN P3 = sehr_gering WENN B3 <= mittel UND MS2 = kritisch DANN P3 = sehr_gering WENN B3 <= mittel UND MS3 = kritisch DANN P3 = sehr_gering WENN B3 <= mittel UND MS4 = kritisch DANN P3 = sehr_gering WENN B3 <= mittel UND MS5 = kritisch DANN P3 = sehr_gering WENN B3 <= mittel UND MS1 = hoch DANN P3 = gering WENN B3 <= mittel UND MS2 = hoch DANN P3 = gering WENN B3 <= mittel UND MS3 = hoch DANN P3 = gering WENN B3 <= mittel UND MS4 = hoch DANN P3 = gering WENN B3 <= mittel UND MS5 = hoch DANN P3 = gering WENN MS1 = kritisch DANN P1 = sehr_gering WENN MS2 = kritisch DANN P1 = sehr_gering WENN MS4 = kritisch UND B1! = sehr_hoch DANN P1 = sehr_gering WENN MS5 = kritisch UND B1! = sehr_hoch DANN P1 = sehr_gering WENN MS3 = kritisch DANN P1 = gering WENN MS4 = hoch UND B1 <= niedrig DANN P1 = gering WENN MS5 = hoch UND B1 <= niedrig DANN P1 = gering WENN B2 = sehr_hoch UND B1! = sehr_hoch DANN P1 = mittel WENN MS1 = kritisch DANN P2 = sehr_gering WENN MS2 = kritisch DANN P2 = sehr_gering WENN MS5 = kritisch UND B2 <= mittel DANN P2 = gering
aus Beeneken et al. (1994)
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 41
4 Kanalnetzbewirtschaftung
4.1 Grundlagen
4.2 Abflussbasierte Steuerung
4.3 PASST
4.4 Fallbeispiel Dresden
4.5 Weitergehende Steuerungsansätze
4.6 Folgerungen
Fachrichtung Wasserwesen, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft
Peter Krebs
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 42
Grenzen der herkömmlichen Steuerung
R2 = 0,0699
0
4000
8000
12000
16000
0 0,5 1 1,5 2
DO (g/m3)
C
SO
(m
3 )
R2 = 0,2742
0
20
40
60
80
100
0 0,5 1 1,5 2
DO (g/m3)
C
SO
(%
)
Schlechte Korrelation zw. Verminderung des Entlastungsvolumens und Zunahme des Sauerstoffgehaltes !
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 43
Grundsatz Nutzen der Variabilitäten !
Räumliche Variabilität
stark verschmutztes Abwasser zur Kläranlage
schwach verschmutztes Abwasser entlasten
Zeitliche Variabilität
„Tageszeit“ ist maßgebend für die Entscheidung, ob entlastet wird
Gute Wirkung bei
räumlich variablem Niederschlag
Regenintensität und –höhe relativ gering
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 44
Tagesgang von Stofffrachten
0
10
20
30
40
50
60
70
00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 00:00
Uhrzeit (hh:mm)
CS
B-F
rach
t (
kg
/h)
0
1
2
3
4
5
6
7
NH
4-F
rach
t (
kg
/h)
Tagesmittel für CSB und NH4
NH4-Fracht
CSB-Fracht
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 45Zeit
Ko
nz.
, F
rach
t
Fracht
Konzentration
Zeit
Ab
flu
ssNH4-Belastung der Kläranlage bei Mischwasser
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 46
Höherbelastung der Kläranlage
0,00
0,25
0,50
0,75
1,00
1,25
Fü
lls
ta
nd
RÜ
B (-)
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
0 2 4 6 8 10
Zeit t (h)
Qd/Q
m
(Bruns, 1999)
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 47
DrosselorganStoffflussInformationsfluss
Dhünn
VKLA
RÜBKläranlage
(BKLA)
Ent
last
ung
BBNKB
Ein
leitu
ng
Kläranlage
Steuerung von Kanalnetz und Kläranlage
RÜ
BH
ahne
nber
g
Ent
last
ung
NH3
A
Sta
ukan
al
Sam
mle
r 1 L
B
Ent
last
ung
VBKLA
NH3
D
CSB
NH4 NH3
C
(Erbe, 2005)
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 48
Ergebnisse integrierte Steuerung
KA
RÜBOsenau
NH3-N
SS
Q C
im FG
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 49
Messungen im System
Steuerungs-strategie
Steuerungs-alternativen
Reale Welt
Virtuelle Welt
Beste Alternative
Prädiktive Steuerung
Umsetzung
Regen-messungen
Regen-vorhersagen
Konventionelle Steuerung
Ka-, KA-, FG-Simulation
Online-Übertragung
Prädiktive Simulation
Prädiktive Simulation, Zeitgewinn
Überprüfung, Abgleich (über Online-Modell)
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 50
0246
810
1214
16
0 4 8 12 16 20
0
2
4
6
8
10
12
DO
(m
g/l)
Zeit (h)
km flussabwärts
0246
810
1214
16
0 4 8 12 16 20
0
2
4
6
8
10
12
DO
(m
g/l)
Zeit (h)
km flussabwärts
Wirkung der prädiktiven Steuerung
Rauch und Harremoës (1999)
Ohne Steuerung Mit prädiktiver Steuerung
Sauerstoff im Fließgewässer
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 51
Integrierte Steuerung ModellkalibrierungItw
h –
ISI
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 52
Prognose der Ablaufkonzentration zur Kapazitätsermittlung
60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 700
5
10Prognose Ablaufkonzentration mit Messwertnachführung
Zeit [d]
NH
4-N
Abla
uf-Konz
[mg/L
]
prognostiziert
gemessen
60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 700
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
Zeit [d]
Zufluss [m
³/h]
Zulässige Zulaufmenge (c-Soll: 2mg/L NH4-N)
Messwert
zulässig
Itwh
– IS
I
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 53
Integrierte Steuerung NH4-N-Frachten ins Gewässer
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2.625 m³/s 3 m³/s 2.625 m³/s 3 m³/s 2.625 m³/s 3 m³/s 2.625 m³/s 3 m³/s 2.625 m³/s 3 m³/s
NH
4-N
-Fra
cht
in G
ewäs
ser
[kg
/Ere
ign
i
NH4-N-Fracht aus Kanalnetz
NH4-N-Fracht aus RÜB KA (BÜ+KÜ)
NH4-N-Fracht aus Kläranlage
- 7%- 7% - 5% - 1% - 22 %
Diff. gegenüber ´IST 2.625 m³/s
Ereignis 005 Ereignis 010 Ereignis 012-014 Ereignis 015 Ereignis 025
Itwh
– IS
I
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 54
4 Kanalnetzbewirtschaftung
4.1 Grundlagen
4.2 Abflussbasierte Steuerung
4.3 PASST
4.4 Fallbeispiel Dresden
4.5 Weitergehende Steuerungsansätze
4.6 Folgerungen
Fachrichtung Wasserwesen, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft
Peter Krebs
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 55
Folgerungen
• Steuerung und Simulation gewinnen angesichts der WRR an Bedeutung
• Verbesserung der Wirkung bzgl. Gewässerqualität mittels prädiktive Simulation
• Abflusssteuerung nutzt Reserven im System und hat sich in mehreren Systemen bewährt
• Verbesserungen bei Online-Messungen und integrierter Simulation nötig
• Erfolg der Abflusssteuerung ist system- und ereignisabhängig
Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung © PK, 2007 – Seite 56
Dank
DI Martin Lindenberg, itwh Dresden
Dr. Volker Erbe, Wupperverband
für die Bereitstellung von Bild- und Informationsmaterial