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22.06.2020

Wasser 4.0: Regenbehandlungsanlagen als wichtiger Bestandteil?

Regenbehandlungsanlagen leisten einen wichtigen Beitrag zur umweltverträglichen Abwasserbehandlung und qualitativen Gewässeregulierung. Sie leisten ihre Arbeit oftmals im Stillen und unbemerkt von der öffentlichen Wahrnehmung. In Anbetracht stetig steigender Abwasser- und gleichzeitig unbeständiger Niederschlagsmengen sind Regenbecken ein fundamentaler Bestandteil des Oberflächenwasser- und Abwassermanagements. Wie also können diese in Zukunft noch besser eingebunden werden und welches Potential ergibt sich aus der weiteren Digitalisierung und Vernetzung? 

 

Eckpunkte der Infrastruktur für die Wasserwirtschaft

Auf Basis der Strukturdaten zur Wasserwirtschaft (2016) des Statistischen Bundesamtes umfasst das Kanalnetz in Deutschland 594.335 km. Die Anzahl der Regenentlastungsanlagen innerhalb und außerhalb von Kläranlagen beträgt 74.454 mit einem Gesamtspeichervolumen von 60.789.473 m³.

Als Regenentlastungsanlagen oder Regenbecken werden gemäß Definition der DWA Bauwerke zur zentralen Regenwasserbehandlung und Regenwasserrückhaltung bezeichnet. Dabei handelt es sich um Regenüberlaufbecken und Stauraumkanäle (Mischsystem),  Retentionsbodenfilteranlagen und Regenrückhalteanlagen (Misch- und Trennsystem) sowie Regenklärbecken (Trennsystem).

Die nachfolgende Grafik zeigt den Stand der Entwicklung von Regenentlastungsanlagen in den Jahren 2013 und 2016 in absoluten Zahlen.

 

Bild 1: Quelle: Statistisches Bundesamt (2016)

 

Rechtliche Rahmenbedingungen

Das Arbeitsblatt DWA-A 166 „Bauwerke der zentralen Regenwasserbehandlung und -rückhaltung – Konstruktive Gestaltung und Ausrüstung“ gibt Anlagenbauern und Planern einen Leitfaden zur Umsetzung von Regenüberlaufbecken, Stauraumkanälen, Regenklärbecken und Retentionsbodenfilteranlagen bei der Konstruktion und technischen Ausrüstung. Gleichzeitig werden betriebliche und wirtschaftliche Kriterien berücksichtigt. Das Arbeitsblatt wird durch das Merkblatt DWA-M 176 „Hinweise zur konstruktiven Gestaltung und Ausrüstung von Bauwerken der zentralen Regenwasserbehandlung und –rückhaltung“ in weiteren Details zu Verordnungen, DIN-Normen und DWA-Regeln ergänzt. Ferner finden sich Hinweise zur Ausführungen von Betonbecken und Ausbildung von Überlaufschwellen und Auslaufschlitzen. Weitere Grundlagen für Ingenieurbüros und Betreiber bieten in diesem Zusammenhang die DWA Arbeitsblätter A111, A128 sowie das Merkblatt M166. Darüber hinaus bestehen länderspezifische Verordnungen wie beispielshaft die Eigenkontrollverordnung (EKVO) in Hessen und Baden-Württemberg,  der Selbstüberwachungsverordnung Abwasser (SüwVO Abw) in NRW und der Eigenüberwachungsverordnung (EÜV) in Bayern.

Die europäische Wasserrahmenrichtlinie hat sich darüber hinaus ebenfalls des Themas zum gemeinsamen Gewässerschutz angenommen und somit einen europaweite, rechtliche Rahmengrundlage geschaffen.

 

Zeit zur Modernisierung

Rund die Hälfte der in Deutschland existierenden Regenbecken sind mehr als zwanzig Jahre alt und müssen modernisiert werden. Hierbei fällt der erste Blick zwangsläufig auf die Überprüfung und spezifischen Erneuerung der Messtechnik im Bereich Durchfluss- und Füllstand. Ziel ist es eine hochgenaue Messung des Beckenfüllstandes und Berechnung der Überflussmenge, sowie der Regelung der Weiterleitungsmenge zu realisieren. Hierbei ist die jeweilige Einbausituation von entscheidender Bedeutung.

 

Bild 2: Regenüberlaufbecken gibt es in verschiedenen Bauformen. Die Messtechnik muss darauf abgestimmt sein

 

Der Planer und Anlagenbauer sieht sich aber nicht nur mit dem Austausch und Ergänzung der „einfachen Messtechnik“ konfrontiert. Er befindet sich vielmehr in der Position dem bislang einfachen Bauwerk ein notwendiges Maß an Intelligenz zu implementieren. Sofern die vorhandenen Messsysteme weiter genutzt werden können, ist ein universeller Datenlogger mit lokalem Speicher eine ausreichende Variante. Für eine zukunftssichere Modernisierung ist ein solcher Lösungsansatz allerdings nicht ausreichend. Eine hohe Verfügbarkeit und sichere Vernetzung der Bauwerke sind nach heutigen Kriterien unabdingbar. Speziell für die Anbindung von Außenanlagen wie Pegelmessungen, Regenbecken oder Pumpstationen sind kleine Kommunikationsgateways erforderlich. Diese ermöglichen neben dem gezielten Systemeinsatz ebenfalls den universellen Einsatz mit Anbindung vorhandener Fremdsysteme. Gleichzeitig ergibt sich je nach gewählter Variante, ebenfalls die Möglichkeit, die Anbindung von alten Steuerungssystemen zu realisieren. Idealer Weise eröffnet das Kommunikationsgateway gleichzeitig die Möglichkeit im Bedarfsfall auch als Steuerung für das gesamte Bauwerk zum Einsatz zu kommen. Somit lassen sich beispielsweise eine integrierte Abflusssteuerung zur Kläranlage oder ins Gewässer, sowie der Überprüfung und Steuerung der Drossel berücksichtigen.

 

Bild 3: Die Kommunikation des NivuLink Control kann sowohl über ein lokales oder Verbundnetzwerk sowie auch über das GSM / GPRS Netz erfolgen

 

Wie lässt sich das Bauwerk anbinden, wenn sich vor Ort keine Spannungsversorgung oder direkte Anbindung an das öffentliche Kommunikationsnetz befindet? Je nach geografischer Lage bieten solarbetriebene Systeme hierbei Vorteile. Voraussetzung sind natürlich eine oberirdische Installation und dauerhafter Lichteinfall, um den kontinuierlichen Betrieb unabhängig von Baumbewuchs und Gehölz zu gewährleisten. Ein ausreichender Schutz gegen Vandalismus ist dabei nicht zu vernachlässigen. Sollten die Umgebungsbedingungen oder das Bauwerk selbst eine solare Spannungsversorgung unmöglich machen, bieten sich Messtechnik und Datenübertragungsmodule im Akkubetrieb an. Eine lange Standzeit der Batterie und erweiterter Temperaturbereich des gesamten Systems gehören bei der Auswahl zu den entscheidenden Kriterien. Für den dauerhaften, autarken Betrieb ist ein ausgewogenes Energiemanagement aller Komponenten des gewählten Systems bei minimalen Datenübertragungsvolumen ebenfalls zwingend erforderlich.

Fremdwasser im Kanalsystem und dessen Auswirkung auf die im Netz eingebundenen Regenbecken sind ein weiterer Aspekt, den es zu berücksichtigen gilt. Um dem jeweiligen Kanalnetz und einer gezielten Beurteilung der Sonderbauwerke Rechnung zu tragen, bieten sich mobile Messsysteme für die temporäre Zustandsanalyse und weiterer Planung der Vernetzung und Abflusssteuerung zur Kläranlage oder ins Gewässer an.

Die kommunikative Anbindung der Regenbecken und Sonderbauwerke lässt sich über einen möglicherweise vorhandenen DSL-Anschluss oder auch unabhängig vom Festnetz per GSM / GPRS realisieren. NIVUS bietet hierzu ein Komplettpaket aus Messtechnik mit abgestimmten Datenlogger und Datenübertragung auf Basis einer europaweit einsetzbaren Multi-SIM Karte ein. Diese gewährleistet unabhängig vom Provider eine sichere Datenverfügbarkeit.

 

Bild 4: Das NIVUS Produktprogramm bietet optimierte Lösungen für alle Messaufgaben an Regenbehandlungsanlagen

 

Bild 5: Integrale Vernetzung und Dokumentation

 

Für den Betreiber ist neben der hochgenauen Messtechnik und Datenübertragung eine übersichtliche Visualisierung und umfangreiche Dokumentation von entscheidender Bedeutung. Um die rechtlichen Rahmenbedingungen zur Ereignisprotokollierung gemäß den Vorgaben der DWA-Richtlinien der einzelnen Bundeländer zu erfüllen, wird eine automatisierte Messdatenerfassung durch Datenlogger mit Protokollierung der Zeitreihen erforderlich. Das NIVUS Webportal bietet dem Betreiber den Vorteil der übersichtlichen Darstellung aller Messstellen mit geografischer Zuordnung und automatisierter Archivierung der Messdaten. Weiterführende Informationen wie der Zustand der Batterieleistung oder die Signalstärke der Datenübertragung, sowie ein integrierte Alarm- und Triggerfunktionen bringen zusätzlichen Nutzen. Eine zusätzliche Plausibilitätsprüfung der Messdaten gewährleistet dabei den sicheren, rechtskonformen Betrieb der Gesamtanlage.

Automatisch erstellte Berichte und Protokolle entsprechen den jeweiligen behördlichen Vorgaben und können zusätzlich den individuellen Vorgaben des Betreibers angepasst werden. Die Anbindung an betriebsinterne IT-Infrastruktur wie MES- und SCADA-Systeme und auch an behördliche Systeme wird durch eine automatische Messdatenweiterleitung und –konvertierung mit dem NIVUS Data Kiosk realisiert. Auf diesem Weg erfolgt beispielsweise die automatische Datenprotokollierung und Weitergabe der Messdaten an das DABAY (Bayern) oder auch Rüb-Betrieb (BW). Dem Betreiber ergibt sich somit ein größtmöglicher Nutzen und eine komfortable Bedienung unter Berücksichtigung aller rechtlichen Vorgaben! Den Kriterien an die IT-Sicherheit gemäß den KRITIS-Anforderungen wird dabei durch abgesicherte Kommunikation Rechnung getragen.  

 

 Bild 6: Messdatenbereitstellung für interne und externe Systeme mittels NIVUS DataKiosk

 

Chancen für die Zukunft

Aufgrund des Klimawandels und der voranschreitenden Versiegelung der Bodenfläche ist mit einer Verstärkung unregelmäßiger Niederschlagsszenarien und Abschlagsmengen zu rechnen. Die Ereignisse der vergangenen Sommer waren zum einen von anhaltender Trockenheit und dem Wechselspiel mit Starkregenereignissen geprägt. Unter diesen Voraussetzungen ist ein integrales Abwasser- und Oberflächenwassermanagement unabdingbar. Hierzu ist eine Verknüpfung der Messreihen mit der Darstellung auf einem Webportal und Anbindung an weiterführende Leitsysteme, wie das NIVUS Prozessleitsystem NICOS und Schnittstellen zu ergänzenden Systemen (zum Beispiel GIS) erforderlich. Für beide Varianten bietet NIVUS den Betreibern, Anlagenbauern wie auch Dienstleistern interessante Lösungswege. 

 

Bild 7: Von der Beratung, Installation und Inbetriebnahme bis hin zur Datenvalidierung bietet NIVUS einen umfassenden Service für Messungen an Oberflächengewässer, Rohrsystemen und Regenbecken

 

Autor

Kay Miller

Key Account Manager

Digitalisierung & IoT

 

NIVUS GmbH

Im Täle 2

D-75031 Eppingen, GERMANY

 

Tel: +49 (7262) 9191 935

E-Mail: Kay.Miller@nivus.com

 

Presse-Ansprechpartner
NIVUS GmbH
Martin Müller
Im Täle 2
75031 Eppingen
+49 (0) 7262 9191-832
martin.mueller@nivus.com

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Fachbericht "Wasser 4.0: Regenbehandlungsanlagen als wichtiger Bestandteil?"

Sonstiges Deutsch

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