Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung · Auslegung 26 Bernd Kothe KSB AG Januar 2016 0....
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung
Bernd Kothe KSB AGJanuar 20162
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
Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung1. Der Klimawandel und damit verbundene Veränderungen
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• In Deutschland/Europa wird weniger Regen fallen – KA 11 / 2015z.B. in BaWü sind 70% der kanalisation Mischwasserkanalisation und 80% der Regenrückhalte-
becken 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 1/2 2016
•Der Klimawandel führt weltweit zur Seenerwärmung und kann die Trinkwasserversorgung gefährden - EUWID 1/2 2016
•Extrem Elbe durch Klimawandel, Hochwasserschutz und Schifffahrt betroffen EUWID 1/2 2016
•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 / 2015
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung2. Pumpenanwendungen in der Regenwasserbewirtschaftung
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Kreiselpumpen können je nach Förderaufgabe an verschiedenen Stellen eingesetzt werden
- anfallendes Regenwasser fördern (auch Hochwasserschutz)
- Entleerung eines Regenspeicherbeckens
- Reinigung eines Regenspeicherbeckens
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung3. Hydraulische Systemkonzeption
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Vorfluter
TB zur Kläranlage
Fangbecken im Nebenschluß
BÜ FB
Fangbecken im Hauptschluß
Vorfluter
BÜ zur Kläranlage
FB
Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung3. Hydraulische Systemkonzeption
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Aus der Systemkonzeption kann diemögliche Zusammensetzung des Fördermediumsabgeleitet und die richtige Laufradform für diePumpe definiert werden.
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Vorfluter
DB
TB zur Kläranlage
BÜ
Durchlaufbecken im Nebenschluß
Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung4. Anforderungen an die Pumpe
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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?
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung4. Anforderungen an die Pumpe
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Schritt 0
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung4. Anforderungen an die Pumpe
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Schritt 1
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung4. Anforderungen an die Pumpe
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Schritt 2
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung4. Anforderungen an die Pumpe
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Schritt 4
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung4. Anforderungen an die Pumpe
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Schritt 5
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung4. Anforderungen an die Pumpe
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Schritt 6
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung4. Anforderungen an die Pumpe
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Schritt 7
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung4. Anforderungen an die Pumpe
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Schritt 8
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung4. Anforderungen an die Pumpe
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Schritt 9
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung4. Anforderungen an die Pumpe
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Schritt 10
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Hgeomin
Hgeomax
Hgeomax
Hgeosoll
‚
Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung4. Anforderungen an die Pumpe
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Schritt 11
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung5. Anforderungen an eine Pumpwerksgestaltung
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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 eineTauchwand
- besteht die Gefahr von unkontrolliertem Pflanzenwachstum- wie wird das Layout der Pumpstation hydraulisch bewertet - wird eine bestehende Pumpstation/System angepasst (HI 9.8 -2012, Appendix H)
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung5. Anforderungen an eine Pumpwerksgestaltung
Hydraulic Institute Standard 9.8 – 2012, Appendix H
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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 erfolgenDie Betrachtung ist vergleichbar mit einer Neuplanung oder Neuausrüstung.
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung6. Besondere Anwendungen – Reinigungssysteme
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Werden Regenspeicherbecken befüllt, ist mit dem Eintrag einer entsprechenden Schmutzfrachtzu 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
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung6. Besondere Anwendungen – Reinigungssysteme
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Luft-Wasser Gemisch
Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung6. Besondere Anwendungen – Reinigungssysteme
Einbausituation eines Amajet
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung6. Besondere Anwendungen – Reinigungssysteme
Einbausituation eines Amajet
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung
7. Engineeringleistungen : - hydr. Auslegung,
- Druckstoßberechnung
- CFD Berechnung,
- Modellversuche
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung
7. Engineeringleistungen : - hydr. Auslegung
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0. Auswahl der geeigneten Laufradform
1. Selektion der richtigen Pumpenbaugröße gem. der geforderten Betriebspunkte
2. Überprüfung von Strömungsgeschwindigkeiten inden verschiedenen Rohrleitungsabschnitten
3. Ausarbeitung einer möglichen Regelungsphilosophie
Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung
7. Engineeringleistungen : - Druckstoßberechnung
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Rückflußverhinderer DN 800 nach Druckstoß in der Druckrohrleitung.Ursache: fehlender Be- und Entlüfter
Völlig zerstörte Druckrohrleitung DN 600 (Wandstärke 12mm)
Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung
7. Engineeringleistungen : - CFD Berechnung – Beispiel La Caldera, Mexiko
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung
7. Engineeringleistungen : - Erbringung von techn. Nachweisen & Installation
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- Analysen zu möglichen Belastungen- Analyse der Tragfähigkeit im Bauwerk- Auslegung von Rohrhalterungen
- Supervision- Installation- Inspektion & Instandhaltung
Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung
7. Engineeringleistungen : - CFD Berechnung – Beispiel La Caldera, Mexiko
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung
7. Engineeringleistungen : - CFD Berechnung - Beispiel Caracol, Mexiko
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Lee Tunnel, London
Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung
7. Engineeringleistungen : - Durchführung & Begleitung von Modellversuchen
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Main Pumps, PST Lee Tunnel
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung
7. Engineeringleistungen : - Detailengineering
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung
7. Engineeringleistungen : - Durchführung & Begleitung von Modellversuchen
Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung8. Nationale und internationale Entwicklungen
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Der Klimawandel und damit verbundene Veränderungen erfordern auch die Anpassung vonEntwässerungssytemen (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
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung9. Zusammenfassung und Ausblick
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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 derPlanung, zu den Layout-Details und dem Betrieb der Anlage sein.
Je weiter der Klimawandel voranschreitet, desto mehr werden statische Berechnungen durchdynamische 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.
Bernd Kothe KSB AGJanuar 2016
Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung9. Zusammenfassung und Ausblick
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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 derPlanung, zu den Layout-Details und dem Betrieb der Anlage sein.
Je weiter der Klimawandel voranschreitet, desto mehr werden statische Berechnungen durchdynamische 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.
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Kontakt und Copyright
KSB AktiengesellschaftJohann-Klein-Straße 967227 Frankenthal
Tel. +49 6233 86-0E-Mail: [email protected]
HerausgeberKSB Aktiengesellschaftvertreten durch den Vorstand: Dr.-Ing. Peter Buthmann, Werner Stegmüller
© Copyright KSB Aktiengesellschaft 2015
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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung
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ATV-A 166 gilt für die konstruktive Gestaltung und Ausrüstung von Regenbecken in Netzen des Misch-und 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".
ATV-A 166 gilt für die konstruktive Gestaltung und Ausrüstung von Regenbecken in Netzen des Misch-und 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".
DWA-RegelwerkDeutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V.Politisch und wirtschaftliche unabhängige Vereinigung.Erstellung von anerkannten Normen, Vorschriften, Regelwerke.
Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung
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VerwendungszweckNiederschlagsbedingte 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.
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Mischsystem Trennsystem
Reg
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RÜB SK FA RRA RKB FA RRA
Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung
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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 sewerType of Pumps: dry installed submersible KRT Kind of System: combined sewer
URS-422, St. Petersburg, Russia