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Neben Städten wie Wien und Dresden nutzen auch Emschergenossenschaft und Lippeverband (EGLV) die Vorteile einer Kanalnetzsteuerung zur Optimierung ihrer Abwassersysteme. Über die Kanalnetze – ein komplexes System aus Kanälen, Pumpwerken und Mischwasserbehandlungsanlagen – wird das gesammelte Abwasser zu den Kläranlagen geleitet. Mithilfe der Kanalnetzsteuerung können die Wasserwirtschaftsverbände dieses System noch nachhaltiger bewirtschaften, indem das Volumen der Mischwasserbehandlungsanlagen bei Regenwetter optimal genutzt wird. Damit ist die Kanalnetzsteuerung ein wesentlicher Baustein zur Unterstützung der Gewässerentwicklung im Emscher- und Lippe-System und hat ökologische, wirtschaftliche und betriebliche Vorteile.
Das Einzugsgebiet der Kläranlage Bönen (2017) und das Einzugsgebiet der Kläranlage Alte Emscher in Duisburg (2021) bildeten neben dem Recklinghäuser Hellbach-System (2024), zu dem auch der Breuskes Mühlenbach gehört, den Auftakt für die erfolgreiche Implementierung der Kanalnetzsteuerung. Langfristig planen EGLV, weitere Nebenlaufgebiete an der Emscher in den Einzugsgebieten der Kläranlagen Bottrop und Emscher-Mündung (Dinslaken) mit einer Kanalnetzsteuerung auszustatten – unter anderem im Boye-System in Bottrop und Gladbeck, im Holzbach-System in Gelsenkirchen und Herten sowie im Hüller Bach-System in Bochum, Herne und Gelsenkirchen.
Zukünftig sollen die Einzugsgebiete der Kläranlagen Bottrop und Emscher-Mündung mit der Kanalnetzsteuerung ausgestattet sein. In dieser Größenordnung – mit rund 377 Quadratkilometern kanalisierter Fläche, rund 130 Mischwasserbehandlungsanlagen, zwei Kläranlagen und vier Pumpwerken – ist das System dann einzigartig!
Video: Abwasser nachhaltig bewirtschaften
Vereinfacht ausgedrückt: Wenn es regnet, fällt der Niederschlag nicht gleichmäßig über das gesamte Einzugsgebiet einer Mischwasserbehandlungsanlage. So läuft ohne Steuerung die Mischwasserbehandlungsanlage A voll und schlägt mechanisch gereinigtes Abwasser in das Gewässer ab, während die Mischwasserbehandlungsanlage B kaum gefüllt ist. Bei der Kanalnetzsteuerung registriert das System anhand von Sensoren den aktuellen Wasserstand in den einzelnen Anlagen und erkennt automatisch, wenn der Pegel im Stauraumkanal steigt. Darauf kann die Steuerung dann reagieren: Ist die Mischwasserbehandlungsanlage B kaum gefüllt, wird die Drossel der Mischwasserbehandlungsanlage A etwas weiter geöffnet, sodass sich bei beiden Anlagen ein ähnlicher Füllstand einstellt. Gleichzeitig kann aber auch Wasser zurückgehalten werden, um eine Überlastung der in Fließrichtung unterhalb liegenden Stauraumkanäle zu vermeiden. Zudem ist das Steuerkonzept nachvollziehbar aufgebaut. Über „Wenn – Dann“ Regeln werden die einzelnen Elemente gesteuert. Dies verbessert das Verständnis der jeweiligen Steuerentscheidungen.
Zum Hintergrund: Damit das Kanalsystem bei starken Niederschlägen nicht überlastet, gibt es Regenwasserbehandlungsanlagen. In einer Regenwasserbehandlungsanlage wird bei starken Niederschlägen das Mischwasser (Regenwasser und Abwasser) durch eine Drosselung des Abflusses zunächst entschleunigt, aufgestaut und somit beruhigt. Hierbei kommt das physikalische Gesetz der Schwerkraft zum Tragen: Die schwereren Schmutzsedimente setzen sich nach unten ab und können durch eine Ableitung in den Abwasserkanal weiter zur Kläranlage transportiert werden. Das oben schwimmende, weitestgehend saubere und nicht-klärpflichtige Mischwasser kann dagegen nach Erreichen einer bestimmten Menge und Höhe über eine sogenannte Entlastungsschwelle ins Gewässer „überschwappen“.
Jeder Abschlag ins Gewässer bedeutet jedoch eine ökologische und hydraulische Belastung für dasselbige, da auch das stark verdünnte Abwasser immer noch Keime enthalten kann. Bei den regulären Regenwasserbehandlungsanlagen ohne Kanalnetzsteuerung werden die Kapazitäten der Speicherräume nicht optimal ausgeschöpft. Genau hier setzt die Kanalnetzsteuerung an.
Ja, denn damit die Kanalnetzsteuerung weitgehend selbstständig und ohne menschliche Eingriffe funktioniert, ist dem System eine Störungserkennung vorgeschaltet. Diese erkennt zum Beispiel einen durch einen Ast blockierten Drosselschieber und reagiert darauf. Die Fachleute von EGLV werden dann automatisch informiert, sodass Störungen zeitnah erkannt und behoben werden können. Bei der Kanalnetzsteuerung erfassen Sensoren das Abflussgeschehen im Kanalnetz kontinuierlich, sodass Störungen schnell erkannt werden. Auch Niederschlagsprognosen können perspektivisch berücksichtigt werden, um durch eine vorausschauende Bewirtschaftung die Kapazitäten im Netz noch besser auszuschöpfen.
Durch die optimierte Nutzung des Volumens von Mischwasserbehandlungsanlagen wird die Gewässerbelastung durch eingeleitetes mechanisch gereinigtes Abwasser reduziert. Das bedeutet, dass bei Niederschlägen weniger und seltener verunreinigtes, aber nicht klärpflichtiges Niederschlagswasser in die Gewässer abgeschlagen werden muss. Durch die Steuerung der Abwasserströme durch die Kanalnetzsteuerung können besonders schützenswerte Gewässer, wie zum Beispiel Oberläufe, noch besser vor Abschlägen ins Gewässer bewahrt werden. Das ist insbesondere bei Niedrigwasserführung in den Sommermonaten von Vorteil und ein wesentlicher Baustein zur Unterstützung der Gewässerentwicklung.
Die Kooperationsvereinbarungen sind die vertragliche Grundlage der Beauftragung und setzen den Rahmen der Zusammenarbeit für die von den Verbänden im Auftragswege umzusetzenden Maßnahmen. Dies umfasst zum Beispiel die Frage, wie die Maßnahmenumsetzung durch die Verbände im Falle der Beauftragung durch eine Stadt ablaufen soll und wie die Zusammenarbeit in den Projekten zur Umsetzung der vereinbarten wasserwirtschaftlichen Baumaßnahmen organisatorisch gefasst wird.
Die Kanalnetzsteuerung schafft Spielraum für die Siedlungsentwicklung. Bei neuen Stadtentwicklungsprojekten – sei es Wohnbebauung oder Gewerbeflächen – ist laut §§ 8, 12 und 57 WHG von Antragssteller*innen unter anderem ein Nachweis der Gewässerverträglichkeit der Niederschlagswassereinleitungen zu erbringen. Die Ansiedlungen von neuem Gewerbe oder Wohnbebauung gehen häufig mit einer weiteren Versiegelung von Flächen einher, dadurch kann weniger Regenwasser versickern und es fallen zusätzliche Abwassermengen an. Auch diese können mit der Kanalnetzsteuerung besser verteilt werden, sodass die nachfolgenden Abwasseranlagen (wie Kläranlagen und Pumpwerke) und die Gewässer dadurch nicht zusätzlich belastet werden. Damit kann mehr Spielraum für zukünftige Siedlungsentwicklungen in den Kommunen der Verbandsgebiete geschaffen werden.
Ganz im Gegenteil! Da die Kanalnetzsteuerung auf ein bestehendes System aufsetzt, werden zur Umsetzung keine kostenintensiven Investitionen in die bauliche Infrastruktur benötigt. Darüber hinaus kann auch der Bau von kostenintensiven Maßnahmen zur Verbesserung der Gewässergüte, wie zum Beispiel Retentionsbodenfilter oder Rückhaltebecken, reduziert werden. Zum Vergleich: Ein Retentionsbodenfilter kostet zum Beispiel rund sieben bis zehn Millionen Euro, dagegen ist die Implementierung der Kanalnetzsteuerung im Einzugsgebiet der Kläranlage Emschermündung und Bottrop mit zirka vier Millionen Euro veranschlagt.
Die Kanalnetzsteuerung ermöglicht grundsätzlich auch, kommunale Anlagen mitzubewirtschaften und damit den Mehrwert dieser Technologie zu steigern. Unsere Fachleute helfen Ihnen gerne weiter, sprechen Sie uns an!
Ja, denn grundsätzlich könne zwei benachbarte Steuerungen aufeinander angepasst werden. Durch eine frühzeitige gegenseitige Einbindung der jeweiligen Bearbeitungsteams kann in der Planung bereits geklärt werden, wie das Steuerungskonzept des jeweils anderen aufgebaut ist. Unsere Fachleute helfen Ihnen gerne weiter, sprechen Sie uns an!