Messdaten nutzen

Mit erheblichem technischen und finanziellen Aufwand wurden in den letzten Jahren viele Kläranlagen ausgebaut.

Gewässerbelastung durch Mischwasser-Einleitung

Ziel war es, die Reinigungsleistung und damit die Qualität dieser Abwassereinleitungen zu verbessern. Darüber hinaus existieren jedoch allein in Nordrhein-Westfalen auch fast 4000 Regenbecken und Stauraumkanäle im Mischsystem, über die bei hydraulischer Auslastung des Kanalnetzes regelmäßig Abwasser mit hohen Schmutzfrachten ins Gewässer abgeschlagen wird. Im Gegensatz zu den technisch hoch entwickelten Kläranlagensystemen werden diese Einleitungen bisher kaum überwacht. Nach einer Studie des IKT sind rund die Hälfte aller Regenbecken und Stauraumkanäle in NRW gemäß der Anforderungen nach § 3 der Selbstüberwachungsverordnung Kanal (SüwV Kan) mit kontinuierlich aufzeichnenden Wasserstandsmesseinrichtungen ausgerüstet. Die aufgezeichneten Betriebsinformationen nutzen manche Netzbetreiber nur unzureichend.

Um diesen Zustand zu verbessern, wurden nun vom IKT in enger Zusammenarbeit mit dem Aggerverband die Wasserstandsmessdaten von insgesamt fast 500 Messjahren exemplarisch ausgewertet und das Entlastungsverhalten von mehr als 100 Regenbecken systematisch bewertet. Zur Beurteilung der gemessenen Einstau- und Entlastungsereignisse wurden im Wesentlichen drei Auswertemodule entwickelt, um Entlastungsschwerpunkte und damit verbundene Fremdwasserprobleme auf der Basis bereits vorhandener Messdaten zu erkennen:

Regional-Analyse

Entlastungsdauern in einem Ranking

Auswertung der jährlichen Entlastungsdauer für jedes einzelne Regenbecken sowie vergleichende Darstellung und Bewertung der Ergebnisse in einem Ranking.

Becken-Analyse

Einstaudauern eines Regenbeckens

• Auswertung der Beckenfüllstände und Bewertung des Einstauverhaltens einzelner Regenbecken
• Ableitung von Kennzahlen zur Beurteilung des „Entlastungsanteils“.

Einzelereignis-Analyse

Einstau- und Entleerungsdauern im Vergleich

• Analyse von Einzelereignissen.
• Identifizierung von Fremdwassereinflüssen durch Vergleich von Einstau- und Entleerungsdauer.
• Übertragung von Einzugsgebieten in ein Abflussmodell zur Quantifizierung des Fremdwasseranteils.

Dabei lassen sich diese Auswertemodule grundsätzlich auch auf andere Einzugsgebiete übertragen und als Einzelbausteine zu einer systematischen FREMDWASSER-ANALYSE zusammenfügen.

Im Vordergrund steht zunächst die im Rahmen der Eigenüberwachung für alle Regenbecken regelmäßig durchzuführende Regional-Analyse. Mit Blick auf die Eigenüberwachung von Kläranlagen werden bereits heute regelmäßig regionale Fremdwasserzuschläge bestimmt. Grundlage sind dabei die auf der Kläranlage gemessenen Durchflüsse. So werden diese zum Beispiel nach der „Methode des gleitenden Minimums“ oder der „Jahresschmutzwasser“-Methode ausgewertet, um den Fremdwasserzuschlag entweder als Jahresmittelwert oder als Jahresganglinie zu ermitteln.

Darüber hinaus bietet die Auswertung von Wasserstandsmessungen an Regenbecken die Möglichkeit, Fremdwasserursachen anhand von Entlastungsschwerpunkten regional weiter einzugrenzen. Die Identifizierung dieser Entlastungsschwerpunkte erfolgt auf der Basis der für die einzelnen Regenbecken im Einzugsgebiet ermittelten und in einem Ranking bewerteten jährlichen Entlastungsdauern. Im Ergebnis entsteht eine Übersicht über die Entlastungsaktivität aller Regenbecken einschließlich der Entlastungsschwerpunkte mit „langen“ bis „sehr langen“ Entlastungsdauern, zum Beispiel gemäß dem beim Aggerverband ermittelten Ranking. Ausschließlich für diese „fremdwasserverdächtigen“ Regenbecken sind im Anschluss weitere Analyse-Schritte erforderlich, um den Anfangsverdacht zu überprüfen.

Auswertung zum Entlastungsverhalten von 31 Fangbecken

Auswertung zum Entlastungsverhalten von 74 Fangbecken

Weiterführende Analysen

Um zu ermitteln, inwieweit diese Entlastungsschwerpunkte auf den Einfluss erhöhter Fremdwasserabflüsse zurückgeführt werden können, sind für die betreffenden Regenbecken die folgenden weitergehenden Analysen durchzuführen:

Entlastungen vorbeugen durch die Kalibrierung von Drosseleinrichtungen

An erster Stelle steht zunächst die Durchführung einer Becken-Analyse zur Charakterisierung des Einstauverhaltens durch eine Auswertung der Einstauhäufigkeit und -dauer. Hilfreich ist dabei die Bestimmung des Entlastungsanteils als Kenngröße für die Auslastung des Regenbeckens. Darüber hinaus kann anhand einer Analyse von Funktion und Betriebsweise des Regenbeckens gezeigt werden, ob und inwieweit sich das festgestellte Entlastungsverhalten möglicherweise auf Fremdwasser-unabhängige Ursachen, wie beispielsweise einen zu geringen Drosselabfluss oder falsche oder veraltete Bemessungsansätze, zurückführen lässt.

Nachweis von Fremdwassereinflüssen

Bewertung von Wasserstandsmessungen an Regenbecken zur Fremdwasser-Analyse

Lässt sich mit den Auswertungen der Becken-Analyse keine fremdwasser-unabhängige Erklärung für das „auffällige“ Entlastungsverhalten eines Regenbeckens finden, so sind weitere Untersuchungen durchzuführen. Im Vordergrund steht dabei der Nachweis von Fremdwassereinflüssen durch eine Einzelereignis-Analyse. Für stark fremdwasserbehaftete Regenbecken ist davon auszugehen, dass sich diese nach Regenende deutlich langsamer entleeren als bei geringerem Fremdwasseraufkommen. Hinweise darauf geben die, unter Verwendung der gemessenen Beckenfüllstände, ermittelten Entleerungsdauern. Im Rahmen der Einzelereignis-Analyse ist diese Auswertung somit neben den Ergebnissen der Regional- und Becken-Analyse ein wesentliches Instrument zur Identifizierung und Eingrenzung von Fremdwassereinflüssen auf der Basis von Wasserstandsmessungen an Regenbecken.

Aufbauend auf den Ergebnissen der Regional-, Becken- und Einzelereignis-Analyse können für die als Entlastungs- oder Fremdwasserschwerpunkte identifizierten Teileinzugsgebiete im Zuge der weiteren Sanierungsvorbereitung möglicherweise zusätzliche Fremdwasseruntersuchungen angesetzt werden. Ziel ist es, die Informationsgrundlage auch über die vorhandenen Daten der Wasserstandsmessungen hinaus zu erweitern, um Sanierungsmaßnahmen und -prioritäten zu konkretisieren. Die Bewertung der Abwasseranlagen anhand von Niederschlag-Abfluss-Modellen, die direkte Messung von Durchflüssen innerhalb des Kanalnetzes sowie die Zustandserfassung mittels TV-Inspektion oder Begehung sind dabei wichtige Instrumente zur Erarbeitung eines Maßnahmen- und Sanierungsplanes.

IKT-Prüfstelle für Durchfluss-Messungen

Haben auch Sie Ihre wesentlichen Regenbecken bereits mit Messeinrichtungen ausgerüstet und wollen nun diese wertvollen Betriebsinformationen nutzen? Wir unterstützen Sie bei der systematischen Aufbereitung, Auswertung und Analyse alter und neuer Datenbestände.

Im Ergebnis erhalten Sie von uns:

• Eine übersichtliche Dokumentation der messtechnischen Ausrüstung und Funktion Ihrer Regenbecken.
• Die Bewertung des Entlastungsverhaltens und der Leistungsfähigkeit in Form einer gegebenenfalls auch mehrjährigen Historie für jedes einzelne Regenbecken.
• Analyse des Entlastungsverhaltens und Hinweise auf mögliche Fremdwasser-Schwerpunkte im Gesamtsystem.

Als Prüfstelle für Durchfluss-Messungen überprüfen wir bei Bedarf natürlich auch die vorhandenen Drossel- und Messeinrichtungen oder wir beraten Sie bei der Auswahl von geeigneten Messsystemen.

Ihre Anfragen richten Sie bitte an den
Leiter der IKT-Prüfstelle für Durchfluss-Messungen:

Dipl.-Ing. Thomas Birkner
IKT – Institut für Unterirdische Infrastruktur gGmbH
Exterbruch 1
45886 Gelsenkirchen
Tel.: 0209 17806-36
Fax: 0209 17806-88
E-Mail: info@ikt.de
Internet: www.ikt.de