Pneumatische Abflusssteuerung (Pneumatische Abflusssteuerung mit Fernzugriff für Regenwasserbehandlungsanlagen)

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: UTF 459.15.13

Schlüsselwörter (Deutsch)

Pneumatische Abflusssteuerung, Fernzugriff, Regenwasserbehandlungsanlagen, SABA, Abwasser, dezentral, Mikroverunreinigungen, Filtermaterialien, optimaler Wirkungsgrad, Stoffelimination, Retentions- und Behandlungstechnologie

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Der Gewässerschutz hat zum Ziel, Emissionen zu minimieren und verschmutztes Abwasser zu reinigen. Dezentrale Regenwasserbehandlungsanlagen dienen dem Rückhalt von freigesetzten Schadstoffen. Solche Stoffe, die teils auch als Mikroverunreinigungen diffus in die Umwelt gelangen, lassen sich im urbanen Bereich bevorzugt technisch entfernen.

Die kontrollierte Beschickung von Filtermaterialien mit Regenwasser in dezentralen Regenwasserbehandlungsanlagen stellt eine steuertechnisch grosse Herausforderung dar. Nur mit einer dynamischen aktiven Abflusssteuerung lässt sich ein gleichmässiger Zufluss realisieren. Ein gleichmässiger Zufluss wiederum ist Grundlage für einen optimalen Wirkungsgrad bei der Stoffelimination. Der ökologische Mehrwert generiert sich also durch Kombination mit der entsprechenden Retentions- und Behandlungstechnologie.

Im laufenden Projekt UTF 447.03.13 Regenwasserbehandlung Phase 2 in Ostermundigen kann eine dynamischen Abflusssteuerung erstmalig vor Ort im Einsatz unter realen Bedingungen in Betrieb genommen und getestet werden.

Ergebnisse gemäss Vertrag (Deutsch)

1     Die Hard- und Software ist getestet und auf der Pilotanlage in Ostermundigen in Betrieb genommen.

2     Messdaten belegen, dass die Grenzwerte der Lärmschutz-Verordnung (LSV) bezüglich Lärmemissionen des Gesamtsystems eingehalten werden.

3     Daten zum Energieverbrauch des Gesamtsystems sowie der einzelnen Bauelemente sind vorhanden. Meilenstein 1.

 4     Fernausgelesene Messdaten zu Volumenstrom (kontinuierlich, min., max. und Mittelwert) sowie Regelparameter und zeitliches Reaktionsverhalten der pneumatischen Abflusssteuerung bei Regenereignissen.

 5     Daten zum Wirkungsgrad der Schadstoffelimination (bessere Ablaufwerte) bei der Pilotanlage in Ostermundigen mit der pneumatischen Abflusssteuerung.

 6     Redaktion eines Schlussberichtes mit Darstellung der Ergebnisse aus 1 bis 5.

 7     Bereitstellung von Textbausteinen und Illustrationen für die Erstellung eines Publikums-Factsheets.

 8     Präsentation der Ergebnisse an einem wissenschaftlichen Kolloquium beim BAFU mit entsprechender Power-Point Darstellung.

Projektziele (Deutsch)

Entwicklung und Inbetriebnahme einer pneumatischen Abflusssteuerung für eine dynamisch regulierte hydraulische Beschickung von Filtermaterial in Regenwasser-behandlungsanlagen mit Fernbedienung und -auslesung.

Beschreibung der Resultate (Deutsch)

Eine kontrollierte Beschickung von Filtermaterialien mit Regenwasser in dezentralen Regenwasserbehandlungsanlagen kann den Stoffrückhalt und die Standzeit verbessern. Dabei gilt grundsätzlich, dass gleichmässiger und geringer Zufluss den stofflichen Wirkungsgrad verbessern. Mit den heute üblichen statischen Regelsystemen (Drossel etc.) lassen sich stark schwankende Zuflüsse aber nicht genügend dämpfen. 
Im Rahmen des Projekts wurden deshalb zwei Installationen (Hard- und Software) umgesetzt, bei der die Mengenmessung (magnetisch-induktiv, MIO) und Regeltechnik (pneumatisch) miteinander korrespondieren sowie die Probenahme und Wetterdaten in die Mess- und Probenahmestrategie eingebunden und über Fernzugriff via Software ARAbella ansprechbar waren. Die pneumatisch gesteuerte Klappe sorgte für die Vollfüllung des MIO und drosselte die Durchflussmenge auf einen einstellbaren Maximalwert, z.B. 0.2 oder 0.5 1/s. Die eigentliche Regelarbeit übernahm ein PID­Regler. Die hydraulische Beschickung der Anlage (Volumenstrom im 1 min Intervall), der Energieverbrauch und Unterhaltsbedarf wurden über 14 Monate ermittelt. Durch die reduzierte Beschickung verbesserte sich die Schadstoffelimination. Die Fernüberwachung reduzierte nachweislich den Unterhalts- und Überwachungsaufwand. So liessen sich einerseits Betriebsstörungen rasch erkennen und beheben, andererseits die Probenahmen zielgerichtet auf die Witterung angepasst auslösen. Die Grenzwerte der LSV wurden eingehalten.

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Die gesammelten Installations- und Betriebserfahrungen sind geeignet, bei vergleichbaren Problemstellungen im Bereich dezentraler Regenwasserbehandlungsanlagen, vor allem bei einer zu bewirtschaftenden Regenwasserretention, quasi ad hoc ein Messsystem mit einer erfolgversprechenden Regelstrategie und Programmumgebung umzusetzen. Die vorgesehene Anwendung liegt auf zentralen Regenwasserbehandlungsanlagen mit Filterbeschickung, bei denen grosse Wassermengen versickert und abgeleitet werden sollen. Je grösser die Retentionsvolumina und die Behandlungsanlage, desto wirtschaftlicher die dynamische Regelung. 
Auf Grundlage der gesammelten Erfahrung lassen sich verschiedene Kombinationen zur Regelung und Überwachung von Regenwasserbehandlungsanlagen anbieten, z.B. mit Kopplung an ein Niederschlagsmessgerät, Leitfähigkeits- oder Trübungssonden, Probenehmer etc. Voraussetzung sind jeweils ein Stromanschluss, eine Datenleitung (oder GSM) und ein Stellplatz für den Schaltschrank inkl. Kompressor für die Pneumatik.

Weiteres Vorgehen (Deutsch)

Die erfolgreich betriebene Pilotinstallation dient als Referenz für vergleichbare Anlagentypen in der Schweiz. Mit der Überarbeitung der VSA-Richtlinie zur Regenwasserentsorgung könnten sich im Bereich der zentralen Regenwasserbehandlung neue Perspektiven für dynamisch zu beschickende Anlagenkonzepte eröffnen, bei denen eine dynamische Regelung den Unterhalt und die Betriebssicherheit deutlich verbessert.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Aqua und Gas, April 2017 (PDF liegt bei)

Zugehörige Dokumente

• 170227_Aqua-Gas_Regenwasserbehandlung.pdf [PDF] 3'288 kB