Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung · Auslegung 26 Bernd Kothe KSB AG Januar 2016 0....

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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung Bernd Kothe KSB AG, Januar 2016

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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung

Bernd Kothe KSB AG, Januar 2016

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

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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Schritt 2

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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung4. Anforderungen an die Pumpe

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Schritt 4

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Schritt 5

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Schritt 6

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Schritt 7

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Schritt 8

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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

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Einbausituation eines Amajet

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Pumpenanwendung in der Regenwasserbewirtschaftung6. Besondere Anwendungen – Reinigungssysteme

Einbausituation eines Amajet

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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

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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)

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

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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

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

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

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Lee Tunnel, London

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7. Engineeringleistungen : - Durchführung & Begleitung von Modellversuchen

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Main Pumps, PST Lee Tunnel

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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.

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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.

KSB unterstützt Sie gern bei diesen Aufgaben mit Technik und KnowHow.

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The End

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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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Backup

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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.

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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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Fil

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RÜB SK FA RRA RKB FA RRA

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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

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