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Abwasserentsorgung I Siedlungshydrologie Fachrichtung Wasserwesen, Institut fr Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft Peter Krebs Dresden, Dezember 2006 1 Fallstudie 2 Modellierung 3 Stoffhaushalt 4 Kanalnetzbewirtschaftung

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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 Steuerungsanstze 4.6 Folgerungen Fachrichtung Wasserwesen, Institut fr Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft Peter Krebs Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 3 Emission Immission Ansatz der Wasserrahmenrichtlinie Vernderte Systemanforderungen

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 4 Dimensionierung Simulation, da kritische Bedingung nicht offensichtlich Abflussganglinie und Extremwert Fliegewsser

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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 Fliegewsserqualitt Ausgleich oder Maximierung des Klranlagenzuflusses

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 6 Stauraumaktivierung Aktivierung von Speicherraum, der bei kleinen und mittelintensiven Ereignissen nicht zur Ableitung bentigt wird

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 7 Lokale Steuerung T u Verzugszeit T g Ausgleichszeit

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 8 Verbundsteuerung

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 9 Abflusssteuerung erfordert.... Messtechnik Wuppersammler Reuschenberg: Durchflussmessung Stellorgane Hebewerk Leittechnik und Analyse Fotos aus dem Wupperverbandsgebiet Prozessbild RB Brcke

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 10 Abflusssteuerung erfordert....

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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 Steuerungsanstze 4.6 Folgerungen Fachrichtung Wasserwesen, Institut fr Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft Peter Krebs Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 12 Abflusssteuerung Wirkung wie Rckhaltevolumen aber flexibler und ereignisabhngig steuerbar Gute Voraussetzungen ( PASST) groes Rckhaltevolumen lange Aufenthaltszeit unterschiedlich leistungsfhige Fliegewsser nicht sehr intensive Ereignisse Vorsicht bei Interaktion mit Sedimenten biochemische Prozesse, Geruch, Korrosion

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 13 Steuerungspotenzial

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 14 Grundstzlicher Planungsverlauf Schritt 1: Erste Abschtzungen Schritt 2: Vorstudie Schritt 3: Detailstudie

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 15 Schritt 1: Erste Abschtzungen PASST www.dwa.dewww.dwa.de DWA AG ES 2.4 Abflussteuerung

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 16 Schritt 2: Vorstudie

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 17 Schritt 3: Detailstudie

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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 Steuerungsanstze 4.6 Folgerungen Fachrichtung Wasserwesen, Institut fr Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft Peter Krebs Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 19 Erste Abschtzung mit PASST

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 20 Ergnzende Informationen Literatur Beispiele Galerie Anwendung von PASST

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 21 AST in Deutschland Der DWA AG ES 2.4 sind 42 in Planung befindliche Studien umgesetzte Projekte bekannt Weitere 4 Projekte im Ausland dokumentiert

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 22 AST in NRW Ruhrgebiet

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 23 Auszug aus Bewertungstabelle PASST A.Entwsserungsgebiet B.Abwasseranfall C.Kanalnetz D.Betriebliches Netzverhalten E.Gewsser F.Klranlage vermutlich nicht steuerungswrdig vermutlich steuerungswrdig fr Steuerung prdestiniert

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 24 Bewertungstabelle PASST

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 25 Bewertungstabelle PASST

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 26 Bewertungstabelle PASST (*) Mglicher Mischwasserzufluss und Faktor f S,QM gem Arbeitsblatt DWA A198

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 27 Bewertungstabelle PASST Punkte 0 24 vermutlich nicht steuerungswrdig 25 35 vermutlich steuerungswrdig > 35 fr Steuerung prdestiniert

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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 Steuerungsanstze 4.6 Folgerungen Fachrichtung Wasserwesen, Institut fr Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft Peter Krebs Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 29 Fallbeispiel: Verbundsteuerung Dresden Stauraumbewirtschaftung in Kanlen:55.000 m 3 In Becken:36.000 m3 itwh

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 30 Gesteuerte Systembereiche Ca. 75 % des Einzugsgebietes knnen durch die Bewirtschaftungsmanahmen erfasst werden itwh

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 31 Die Becken sind an 2 zentralen Standorten am Abfangsammler angeordnet Steuerungskonzept Dresden itwh

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 32 Die Abfangsammler vereinigen sich direkt vor der Klranlage Steuerungskonzept Dresden itwh

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 33 Die aktivierbaren Volumina liegen beidseitig der Elbe, angebunden an die Abfangsammler Steuerungskonzept Dresden itwh

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 34 Die Aktivierung der Volumina erfolgt mit 20 Regelorganen itwh Steuerungskonzept Dresden

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 35 Die notwendigen Messdaten werden an ca. 30 Standorten gewonnen Steuerungskonzept Dresden itwh

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 36 Aufgrund der Komplexitt des Systems ist die optimale Nutzung der Speicherrume nur mit Hilfe einer Verbundsteuerung mglich Steuerungskonzept Dresden itwh

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 37 Smtliche Mess- und Steuerstellen sind an das zentrale Leitsystem der Klranlage 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 bermittelt Steuerungskonzept Dresden itwh

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 38 itwh Verbundsteuerung

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 39 itwh Fuzzy control als Regelungsansatz

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 40 Ausschnitt aus einer Regelbasis aus Beeneken et al. (1994)

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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 Steuerungsanstze 4.6 Folgerungen Fachrichtung Wasserwesen, Institut fr Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft Peter Krebs Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 42 Grenzen der herkmmlichen Steuerung Schlechte Korrelation zw. Verminderung des Entlastungsvolumens und Zunahme des Sauerstoffgehaltes !

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 43 Grundsatz Nutzen der Variabilitten ! Rumliche Variabilitt stark verschmutztes Abwasser zur Klranlage schwach verschmutztes Abwasser entlasten Zeitliche Variabilitt Tageszeit ist magebend fr die Entscheidung, ob entlastet wird Gute Wirkung bei rumlich variablem Niederschlag Regenintensitt und hhe relativ gering

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 44 Tagesgang von Stofffrachten

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 45 Zeit Konz., Fracht Fracht Konzentration Zeit Abfluss NH 4 -Belastung der Klranlage bei Mischwasser

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 46 Hherbelastung der Klranlage (Bruns, 1999)

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 47 Drosselorgan Stofffluss Informationsfluss Dhnn VKLA RB Klranlage (BKLA) Entlastung BB NKB Einleitung Klranlage Steuerung von Kanalnetz und Klranlage RB Hahnenberg Entlastung NH 3 A Staukanal Sammler 1 L B Entlastung VBKLA NH 3 D CSB NH 4 NH 3 C (Erbe, 2005)

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 48 Ergebnisse integrierte Steuerung KA RB Osenau NH 3 -N SS QC im FG

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 49 Messungen im System Steuerungs- strategie Steuerungs- alternativen Reale Welt Virtuelle Welt Beste Alternative Prdiktive Steuerung Umsetzung Regen- messungen Regen- vorhersagen Konventionelle Steuerung Ka-, KA-, FG- Simulation Online- bertragung Prdiktive Simulation Prdiktive Simulation, Zeitgewinn berprfung, Abgleich (ber Online-Modell)

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 50 Wirkung der prdiktiven Steuerung Rauch und Harremos (1999) Ohne SteuerungMit prdiktiver Steuerung Sauerstoff im Fliegewsser

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 51 Integrierte Steuerung Modellkalibrierung Itwh ISI

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 52 Prognose der Ablaufkonzentration zur Kapazittsermittlung Itwh ISI

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 53 Integrierte Steuerung NH 4 -N-Frachten ins Gewsser Itwh ISI

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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 Steuerungsanstze 4.6 Folgerungen Fachrichtung Wasserwesen, Institut fr Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft Peter Krebs Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 55 Folgerungen Steuerung und Simulation gewinnen angesichts der WRR an Bedeutung Verbesserung der Wirkung bzgl. Gewsserqualitt mittels prdiktive Simulation Abflusssteuerung nutzt Reserven im System und hat sich in mehreren Systemen bewhrt Verbesserungen bei Online-Messungen und integrierter Simulation ntig Erfolg der Abflusssteuerung ist system- und ereignisabhngig

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Abwasserentsorgung I, Siedlungshydrologie Kap. 4 Kanalnetzbewirtschaftung PK, 2007 Seite 56 Dank DI Martin Lindenberg, itwh Dresden Dr. Volker Erbe, Wupperverband fr die Bereitstellung von Bild- und Informationsmaterial