Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren Dipl.-Ing. Wolfgang Lieb Wolfgang Lieb Ingenieurberatung Mühlacker/Deutschland info@lieb-ib.de +49 7041 8198330

Praxisleitfaden „Regenbecken im Mischsystem: Messen, Bewerten und Optimieren“ RÜB-Projektbeirat seit 2015 Initiative „RÜB-BW“ Leitfäden, Schulungsmodule RÜB-Expertenforum RÜB-Nachbarschaften zz. in Arbeit RÜB-Datencloud Praxisleitfaden 2017 Seit März 2015 gibt es in Baden-Württemberg den Projektbeirat Regenüberlaufbecken. Motivation: Für den Gewässerschutz sowie für die Güte der Gewässer sind die Regenüberlaufbecken von hoher Bedeutung. Die übergreifende Betrachtung des Systems Kanal, Kläranlage und Rückhalteräume ist für den ordentlichen Betrieb wesentlich. Das betriebliche Verhalten und die Wirkung der RÜBs muss genauer ergründet werden, es besteht hier großer Handlungsbedarf. Durch die Projektaktivitäten soll der ordnungsgemäße Betrieb gefördert und perspektivisch der gute Zustand der Gewässer (EU-WRRL) dauerhaft erreicht werden. Autoren Prof. Dr. Peter Baumann Wolfgang Lieb Dr. Gebhard Weiß Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Leitfaden Kap. 7 Messdatenauswertung Definition  Funktionsprüfung der apparativen Technik des Regenbeckens anhand von Ganglinien  DWA-A 166 (2013)/VDMA 24657 (2012) sprechen von einem sog. Probebetrieb  Empfehlung „Leitfaden“: Probebetrieb sowohl für Neu- als auch Bestandsanlagen durchführen (bzw. bei Änderung von Steuerungen,..) Auszug aus dem Praxisleitfaden: Messdatenauswertung Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Leitfaden Kap. 7 Messdatenauswertung Fließschema aus Kap. 7.4 Um dauerhaft plausible Daten für weitere und auch weitergehende Auswertungen zu erhalten, ist eine Messung als Wartungs- und Inspektionsstelle zu begreifen, die regelmäßig kontrolliert werden muss. Dabei ist es wichtig, dass der Kontrollaufwand so gering wie möglich gehalten wird. Die „einmalige“ Messdatenauswertung im Sinne eines Probebetriebs hilft dabei, generelle Fehler von Anfang an zu vermeiden. Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Qualitative Prüfung der Bauwerksfunktion anhand von aufgezeichneten Ganglinien 1. Frage  Wie ist die Güte meiner Daten/Ganglinien? - Aufzeichnungsintervalle - Art der Aufzeichnung - Vollständigkeit der Daten Manche Datenauswertungen zeigen, dass Aufzeichnungsintervall zu groß gewählt sind oder dass bereits nach kurze Zeit die Rohdaten zu Stunden/Tageswerten verdichtet werden. Archivierungen mit dem delta-event Verfahren können bei ungünstigen Einstellungen dazu führen, dass die aufgezeichneten Daten im Bereich der Überlaufschwellen sehr ungenau werden. Beim Delta-Event Verfahren werden Messwerte nur dann abgespeichert, wenn eine definierte Änderung zum Vorwert (oder zur Messspanne) auftritt. Diese notwendige Änderung ist meistens eine %-Angabe. Dies führt dazu, dass bei hohen Wasserständen diese notwendige Änderung immer größer wird. Beispiel: bei einem Wasserstand von 4,00 m und einem Änderungswert von 2 % beträgt der notwendige Wasserstandsunterschied, ab dem wieder abgespeichert wird ganze 8 cm. Im Bereich der Überlaufschwelle werden aber oft nur Änderungen von wenigen cm erreicht, so dass die Datenaufzeichnung sehr „grob“ wird. Zu „grobe“ Daten sind in der Regel für eine Regenbeckenauswertung nicht zu gebrauchen. Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Qualitative Prüfung der Bauwerksfunktion anhand von aufgezeichneten Ganglinien Analogwerte als 1-Minutendaten/Digitalwerte Zeitstempel 15-Minutendaten Bei zu großen Messintervallen Daten ist man „blind“ für die tatsächlichen Maximalwerte. (z.B. Pumpenein-/ausschaltpunkte) oder auch Überlaufschwellen  Diese Art der Datenaufzeichnung wird empfohlen! Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Qualitative Prüfung der Bauwerksfunktion anhand von aufgezeichneten Ganglinien Beispiele Drosselverhalten Reinigungseinrichtungen Beckenentleerung Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Qualitative Prüfung der Bauwerksfunktion anhand von aufgezeichneten Ganglinien - Drosselverhalten Wasserstand im Regenbecken Schieberstellung Es ist deutlich zu erkennen, wie der Durchfluss auf einen konstanten Wert geregelt wird. Die jeweilige Stellung des Drosselschiebers ist plausibel (geringer Wasserstand  große Öffnung, hoher Wasserstand  kleine Öfnung) Anm.: Obige Gangliniendarstellung stammt aus einem System mit delta-event Archivierung. Dies ist deutlich an der Treppenkurve des Wasserstandes zu erkennen. Durchfluss Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Qualitative Prüfung der Bauwerksfunktion anhand von aufgezeichneten Ganglinien - Reinigungseinrichtungen Wasserstand im RÜB Betrieb Rührwerke Rührwerke sollen nur bei fallendem Wasserstand arbeiten (Stichwort: Tendenzerkennung). Dies ist gut zu erkennen (Ausnahme: Wasserstandsanstieg kurz nach 06:00  Kriterien für Tendenzerkennung prüfen). Man beachte: Betriebsmeldung des Rührwerks ist mit Zeitstempel (Beginn/Ende) erfasst. So wird es auch empfohlen. Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Qualitative Prüfung der Bauwerksfunktion anhand von aufgezeichneten Ganglinien - Reinigungseinrichtungen Betrieb Rührwerke Wasserstand im RÜB Fehler: Rührwerke arbeiten bei vollem und überlaufendem Becken Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Qualitative Prüfung der Bauwerksfunktion anhand von aufgezeichneten Ganglinien - Beckenentleerung Wasserstand Trennbauwerk Frage: warum bleibt der Wasserstand im Trennbauwerk nach Betrieb der Entleerungspumpen (ab ca. 09:00) auf demselben Niveau (hellblaue Kurve)? Betrieb der Pumpen Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Qualitative Prüfung der Bauwerksfunktion anhand von aufgezeichneten Ganglinien - Beckenentleerung Regen zu Ende Wasserstand im Zulauf sinkt Wasserstand Trennbauwerk „erkennt“ Trockenwetter Becken im Nebenschluss: für Beckenentleerung Regenwetter-/Trockenwettererkennung notwendig. Ziel: Beckenentleerung nur bei Trockenwetter Freigabe Pumpen Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Qualitative Prüfung der Bauwerksfunktion anhand von aufgezeichneten Ganglinien - Beckenentleerung Abschaltpunkt = „Regenwetter“ ist zu hoch gewählt Wasserstand Trennbauwerk steigt durch Betrieb Pumpen Wasserstand Becken sinkt durch Betrieb Pumpen Mischwasser fließt zurück Pumpe in Betrieb Inbetriebnahmeeinstellungen sind gut gemeinte und in der Regel gewissenhaft ermittelte Werte Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Qualitative Prüfung der Bauwerksfunktion anhand von aufgezeichneten Ganglinien - Beckenentleerung Wasserstand Trennbauwerk bleibt konstant wenige cm über Trennbauwerksschwelle Betrieb der Pumpen Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Qualitative Prüfung der Bauwerksfunktion anhand von aufgezeichneten Ganglinien - Beckenentleerung Abschaltpunkt = „Regenwetter“ unterhalb Schwelle Trennbauwerk ansetzen Wasserstand Trennbauwerk steigt durch Betrieb Pumpen Pumpe schaltet ab Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Routinekontrollen jährlich Genauigkeitsprüfung Wasserstandsmessung RÜB-Protokolle Plausibilisierung über Ganglinie Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Routinekontrolle von Wasserstandsmessungen anhand von aufgezeichneten Ganglinien Ultraschallmessung OK BÜ-Schwelle: 280,24 mNN  BÜ-Schwelle bei 3,20 m 0-Punkt: ca. bei 277,04 mNN Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Routinekontrolle von Wasserstandsmessungen anhand von aufgezeichneten Ganglinien charakteristischer Knick für Schwelle bei 3,20 m Wasserstand im Regenbecken Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Routinekontrolle von Wasserstandsmessungen anhand von aufgezeichneten Ganglinien Gegenüberstellung Bauwerksdaten und Ganglinien  der gemessene Wasserstand ist plausibel = vereinfachte Genauigkeitsprüfung Leitfaden Kap. 5.4.3: Abweichungen von ± 2 cm gelten als hinreichend genau Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Routinekontrolle von Wasserstandsmessungen anhand von aufgezeichneten Ganglinien Ultraschallmessung Mit diesem Bild soll noch einmal gezeigt werden, dass es in der Regel mit vertretbarem Aufwand gar nicht möglich ist, bist auf den cm genau zu messen. Der Beckenboden ist nicht eben, so dass der Nullpunkt der Messung nicht exakt aus den Bauwerksplänen bestimmt werden kann. Die Überlaufschwelle hat auch Toleranzen. Aus diesem Grund gilt eine Abweichung von ± 2 cm als hinreichend genau und für die Aufgabe der Einstau- und Überlaufbestimmung als völlig ausreichend. Anm.: Für Überlaufmengenmessung gelten höhere Anforderungen. 0-Punkt: ca. bei 277,04 mNN Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Leitfaden Kap. 7 Messdatenauswertung Wasserstandsmessungen vereinfachte Genauigkeitsprüfung Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Prüfung der Ermittlung der Überlaufaktivität des Bauwerks Einstau Überlauf Bei der Ermittlung der Überlaufaktivität muss ein Abgleich zwischen Ganglinienaufzeichnung und RÜB-Protokoll vorgenommen werden. Fragestellung: Stimmt die Kurve mit dem Protokoll überein? Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Prüfung der Ermittlung der Überlaufaktivität des Bauwerks Häufigkeit 1 Tag Dauer 12,21 Stunden Einstau Häufigkeit 2 Tage Dauer 23,6 Stunden Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Prüfung der Ermittlung der Überlaufaktivität des Bauwerks Gegenüberstellung RÜB Protokoll-Ganglinie in der Regel erfolgt die Konfiguration der RÜB-Protokollierung, wenn noch keine Entlastungsganglinien vorliegen auch deshalb ist der Probebetrieb so wichtig Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Prüfung der Ermittlung der Überlaufaktivität des Bauwerks wiederkehrende Arbeiten: Jahreskontrolle, ob Messwerte plausibel  keine akademische Arbeit („Schnelldurchsicht“) Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Prüfung der Ermittlung der Überlaufaktivität des Bauwerks wiederkehrende Arbeiten: Kontrolle, ob Messungen plausibel Auffälligkeit Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Prüfung der Ermittlung der Überlaufaktivität des Bauwerks wiederkehrende Arbeiten: Kontrolle, ob Messungen plausibel Fehlmessungen jeder Ausreißer erzeugt ein Einstau- und Entlastungsereignis RÜB-Protokoll in dieser Form nicht verwendbar RÜB-Protokoll bzw. Messwerte korrigieren Achtung: Korrektur RÜB-Protokoll bzw. Messwerte bei manchen Prozessleitsystemen nicht so einfach (oder gar nicht) möglich Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

Leitfaden Kap. 7 Messdatenauswertung RÜB-Protokolle Plausibilisierung über Ganglinie Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019

   Zusammenfassung Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! einmalig (oder bei „größeren“ Veränderungen)  Neuinstallation/Bestandsanlage: Messdatenauswertung (Probebetrieb) wiederkehrende Arbeiten/jährliche Kontrolle Wasserstandsmessungen: vereinfachte Genauigkeitsprüfung  RÜB-Protokolle: Plausibilisierung über Ganglinie  dann sind Sie als Betreiber (datenseitig) gut aufgestellt!  Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Betrieb von Regenüberlaufbecken – Messen, Bewerten und Optimieren?/Lieb/12.02.2019