Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung. Bernd Kothe KSB AG, Januar 2016

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1 Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung,

2 Inhalte 1. Der Klimawandel und damit verbundene Veränderungen 2. Pumpenanwendungen in der Regenwasserbewirtschaftung 3. Hydraulische Systemkonzeption 4. Anforderungen an die Pumpe 5. Anforderungen an eine Pumpwerksgestaltung 6. Besondere Anwendungen Reinigungssysteme 7. Engineeringleistungen 8. Nationale und internationale Entwicklungen 9. Zusammenfassung und Ausblick 2

3 1. Der Klimawandel und damit verbundene Veränderungen In Deutschland/Europa wird weniger Regen fallen KA 11 / 2015 z.b. in BaWü sind 70% der kanalisation Mischwasserkanalisation und 80% der Regenrückhaltebecken stammt aus der Zeit vor DWA -A 166 und DWA -M 176, keine Auswertung der Funktionalität Die globale Erwärmung führt zu weniger Wasser in den Flüssen (-25%) EUWID 1/ Der Klimawandel führt weltweit zur Seenerwärmung und kann die Trinkwasserversorgung gefährden - EUWID 1/ Extrem Elbe durch Klimawandel, Hochwasserschutz und Schifffahrt betroffen EUWID 1/ Schäden durch Flusshochwasser könnten sich verfünffachen, die Zahl von 21 Millionen Betroffenen könnte auf 54 Millionen steigen (ca. 270 Milliarden Euro / Jahr), mit den Schwerpunkten Indien, Bangladesch, China, aber auch Brasilien und Ägypten, EUWID 12 /

4 2. Pumpenanwendungen in der Regenwasserbewirtschaftung Kreiselpumpen können je nach Förderaufgabe an verschiedenen Stellen eingesetzt werden -anfallendes Regenwasser fördern (auch Hochwasserschutz) - Entleerung eines Regenspeicherbeckens - Reinigung eines Regenspeicherbeckens 4

5 3. Hydraulische Systemkonzeption Fangbecken im Nebenschluß Fangbecken im Hauptschluß TB zur Kläranlage BÜ zur Kläranlage FB BÜ FB Vorfluter Vorfluter 5

6 3. Hydraulische Systemkonzeption Durchlaufbecken im Nebenschluß TB zur Kläranlage Aus der Systemkonzeption kann die mögliche Zusammensetzung des Fördermediums abgeleitet und die richtige Laufradform für die Pumpe definiert werden. BÜ DB Vorfluter 6

7 4. Anforderungen an die Pumpe Welche Aufgabe hat die Pumpe im System? Soll Einzel-oder Parallelbetrieb erfolgen? Wie setzt sich das Fördermedium zusammen? Welcher Kugeldurchgang des Laufrades ist erforderlich? Wird die Pumpenleistung geregelt? Wie hoch sind die Strömungsgeschwindigkeiten in den Rohrleitungsabschnitten? 7

8 4. Anforderungen an die Pumpe Schritt 0 8

9 4. Anforderungen an die Pumpe Schritt 1 9

10 4. Anforderungen an die Pumpe Schritt 2 10

11 4. Anforderungen an die Pumpe Schritt 4 11

12 4. Anforderungen an die Pumpe Schritt 5 12

13 4. Anforderungen an die Pumpe Schritt 6 13

14 4. Anforderungen an die Pumpe Schritt 7 14

15 4. Anforderungen an die Pumpe Schritt 8 15

16 4. Anforderungen an die Pumpe Schritt 9 16

17 4. Anforderungen an die Pumpe H geomax Schritt 10 H geomax H geosoll H geomin 17

18 4. Anforderungen an die Pumpe Schritt 11 18

19 5. Anforderungen an eine Pumpwerksgestaltung Die Gestaltung von Pumpstationen bedarf einer genauen Überlegung hinsichtlich der Funktion und einer eventuellen späteren Erweiterung der Kapazitäten. Kriterien: - Art der Kanalisation: Mischwasserkanalisation ja / nein - mit welchen Volumenströmen muss gerechnet werden: Trockenwetter / Regenwetter - kann die Schmutzfracht definiert werden und gibt es einen vorgeschalteten Rechen oder eine Tauchwand - besteht die Gefahr von unkontrolliertem Pflanzenwachstum -wie wird das Layout der Pumpstation hydraulisch bewertet -wird eine bestehende Pumpstation/System angepasst (HI , Appendix H) 19

20 5. Anforderungen an eine Pumpwerksgestaltung Hydraulic Institute Standard , Appendix H Veränderungen bestehender Pumpsysteme Veränderung in Form von Modifikation, Rehabilitation, Upgrade oder Erweiterung der Pumpstation Berücksichtigung der -hydraulische Leistung, -Bauwerk, -mechanisches Design, -Art der Ausrüstung, -transiente Systemanalyse, -Energiebilanz, - Steuerungsphilosophie Die Betrachtung muss auf der Basis der aktuellen Standards erfolgen Die Betrachtung ist vergleichbar mit einer Neuplanung oder Neuausrüstung. 20

21 6. Besondere Anwendungen Reinigungssysteme Werden Regenspeicherbecken befüllt, ist mit dem Eintrag einer entsprechenden Schmutzfracht zu rechnen. Beim Entleeren der Speicher sollte diese Schmutzfracht mit ausgetragen werden, um ein Antrocknen und eine mechanische Reinigung zu vermeiden. Lösung: Amajet oder/und Rührwerk 21

22 6. Besondere Anwendungen Reinigungssysteme Luft-Wasser Gemisch 22

23 6. Besondere Anwendungen Reinigungssysteme Einbausituation eines Amajet 23

24 6. Besondere Anwendungen Reinigungssysteme Einbausituation eines Amajet 24

25 7. Engineeringleistungen : -hydr. Auslegung, -Druckstoßberechnung -CFD Berechnung, - Modellversuche 25

26 7. Engineeringleistungen: -hydr. Auslegung 0. Auswahl der geeigneten Laufradform 1. Selektion der richtigen Pumpenbaugröße gem. der geforderten Betriebspunkte 2. Überprüfung von Strömungsgeschwindigkeiten in den verschiedenen Rohrleitungsabschnitten 3. Ausarbeitung einer möglichen Regelungsphilosophie 26

27 7. Engineeringleistungen : - Druckstoßberechnung Rückflußverhinderer DN 800 nach Druckstoß in der Druckrohrleitung.Ursache: fehlender Be-und Entlüfter Völlig zerstörte Druckrohrleitung DN 600 (Wandstärke 12mm) 27

28 7. Engineeringleistungen : -CFD Berechnung Beispiel La Caldera, Mexiko 28

29 7. Engineeringleistungen: - Erbringung von techn. Nachweisen & Installation - Analysen zu möglichen Belastungen - Analyse der Tragfähigkeit im Bauwerk -Auslegung von Rohrhalterungen - Supervision - Installation -Inspektion & Instandhaltung 29

30 7. Engineeringleistungen : -CFD Berechnung Beispiel La Caldera, Mexiko 30

31 7. Engineeringleistungen: - CFD Berechnung - Beispiel Caracol, Mexiko 31

32 7. Engineeringleistungen : -Durchführung & Begleitung von Modellversuchen Lee Tunnel, London 32

33 7. Engineeringleistungen: -Detailengineering Main Pumps, PST Lee Tunnel 33

34 7. Engineeringleistungen : -Durchführung & Begleitung von Modellversuchen 34

35 8. Nationale und internationale Entwicklungen Der Klimawandel und damit verbundene Veränderungen erfordern auch die Anpassung von Entwässerungssytemen (vorhanden/neu zu errichtende) an diese neuen Bedingungen. Das ist eine Situation, die weltweit anzutreffen ist. - Errichtung und Erhöhung des Anschlussgrades an öffentliche Kanalisation - Bau von Regenwassersammelsystemen und Pumpstationen Deep Tunnel Systeme - Erhöhung der Leistungsfähigkeit vorhandener Systeme und Pumpstationen Entwicklung neuer Ansätze - Überdenken von Flächenversiegelung und Verbesserung des Hochwasserschutzes 35

36 9. Zusammenfassung und Ausblick Die Anwendung von Kreiselpumpen in Anlagen zur Regenwasserbewirtschaftung ist eine vielschichtige und anspruchsvolle Aufgabe. Je größer die benötigte Pumpenleistung, je umfangreicher sollten die Vorbetrachtungen bei der Planung, zu den Layout-Details und dem Betrieb der Anlage sein. Je weiter der Klimawandel voranschreitet, desto mehr werden statische Berechnungen durch dynamische Modelle beginnend beim Wetter bis zum Betrieb der Anlage, abgelöst. Die Ergebnisse dieser neuen Methoden sind die Grundlage für die Auswahl von Einzel- Komponenten für die komplexen Systeme der Regenwasserbewirtschaftung. Um den Veränderungsprozess erfolgreich zu bestehen ist Detailkenntnis erforderlich. 36

37 9. Zusammenfassung und Ausblick Die Anwendung von Kreiselpumpen in Anlagen zur Regenwasserbewirtschaftung ist eine vielschichtige und anspruchsvolle Aufgabe. Je größer die benötigte Pumpenleistung, je umfangreicher sollten die Vorbetrachtungen bei der Planung, zu den Layout-Details und dem Betrieb der Anlage sein. Je weiter der Klimawandel voranschreitet, desto mehr werden statische Berechnungen durch dynamische Modelle beginnend beim Wetter bis zum Betrieb der Anlage, abgelöst. Die Ergebnisse dieser neuen Methoden sind die Grundlage für die Auswahl von Einzel- Komponenten für die komplexen Systeme der Regenwasserbewirtschaftung. Um den Veränderungsprozess erfolgreich zu bestehen ist Detailkenntnis erforderlich. KSB unterstützt Sie gern bei diesen Aufgaben mit Technik und KnowHow. 37

38 The End 38

39 Kontakt und Copyright KSB Aktiengesellschaft Johann-Klein-Straße Frankenthal Tel info@ksb.com Herausgeber KSB Aktiengesellschaft vertreten durch den Vorstand: Dr.-Ing. Peter Buthmann, Werner Stegmüller Copyright KSB Aktiengesellschaft

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41 DWA-Regelwerk Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.v. Politisch und wirtschaftliche unabhängige Vereinigung. Erstellung von anerkannten Normen, Vorschriften, Regelwerke. ATV-A 166 gilt für die konstruktive Gestaltung und Ausrüstung von Regenbecken in Netzen des Mischund des Trennverfahrens. Weitergehende Ausführungen enthält das Merkblatt ATV-M 176 "Bauwerke der zentralen Regenwasserbehandlung und rückhaltung.hinweise und Beispiele zur konstruktiven Gestaltung und Ausrüstung ergänzen die Arbeitsblätter, -ATV-A 105 "Wahl des Entwässerungssystems", -ATV-A111"Richtlinien für die hydraulische Dimensionierung und den Leistungsnachweis von Regenwasser-Entlastungsanlagen in Abwasserkanälen und -leitungen", -ATV-A 117 "Bemessung von Regenrückhalteräumen", -ATV-A128 "Richtlinien für die Bemessung und Gestaltung von Regenentlastungsanlagen in Mischwasserkanälen, -ATV-A 241 "Bauwerke der Kanalisation". 41

42 Verwendungszweck Niederschlagsbedingte Abflüsse möglichst bereits an der Stelle bzw. in unmittelbarer Nähe ihres Anfalls zu vermeiden, oder zu reduzieren. Ist das nicht möglich, wird in vielen Fällen zur Abflussdämpfung die vorübergehende Speicherung (Rückhaltung) von Regenwasser und Mischwasser erforderlich, um Abflusssysteme vor Überlastung zu schützen bzw. deren Dimensionierung zu begrenzen. Regenüberlaufbecken nehmen nur einen Teil des Regenabflusses auf, vor allem den zu Beginn eines Regens auftretenden Spülwasserstoß. Damit erreicht man, dass dem Vorfluter nur weniger verschmutztes Mischwasser zugeführt wird. Regenwasserrückhaltebecken können fast den ganzen Starkregen auffangen und besitzen nur einen Notüberlauf. Regenklärbecken werden im Trennverfahren zur Behandlung von Regenwasser eingesetzt. 42

43 Mischsystem Trennsystem Regenüberlaufbecken Stauraumkanäle Filteranlagen Regenrückhalteanlagen Regenklärbecken Filteranlagen Regenrückhalteanlagen RÜB SK FA RRA RKB FA RRA 43

44 Total Flow: 11 m³/s Total Head: 52 m Installation Depth: 92 m Number of Pumps: 13 Total Flow: 11 m³/s Total Head: 52 m Installation Depth: 92 m Number of Pumps: 13 Type of Pumps: dry installed submersible KRT Kind of System: combined sewer Type of Pumps: dry installed submersible KRT Kind of System: combined sewer URS-422, St. Petersburg, Russia 44

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