IEEM gGmbH - Institut für Umwelttechnik und Management an der Universität Witten/Herdecke
 

Prozesssteuerungssystem zur Funktions- und Kostenoptimierung bestehender Abwasseranlagen

Projekttitel: Entwicklung und Erprobung eines lernfähigen ProzessSteuerungs-
Systems zur Funktions- und Kostenoptimierung bestehender Abwasseranlagen ("Abwasser-PSS") am Bsp. Emmerich
Projektleiter: Mark Antoni (TWE)
Projektpartner: Technische Werke Emmerich am Rhein (TWE);
Institut für Automation & Industrial IT, FH Köln, Campus Gummersbach
Förderer: Land NRW, MUNLV
Kennzeichen: 5247
Projektlaufzeit: Mai 2007 - Dezember 2010


Bedingt durch den raschen Technologiefortschritt bei der Online-Erfassung von Mengen und Frachtgrößen im Abwasser, bei der Prozesssteuerung und Informationsverarbeitung sowie hinsichtlich der in moderne Regelungssysteme integrierbaren Simulationsmodelle für Abwasserkanalsysteme, Regenbecken und Kläranlagen, ergeben sich innovative Möglichkeiten für den verbesserten Betrieb nicht nur neuer, sondern vor allem auch bestehender kommunaler Abwassersysteme.

Durch die Kombination der oben aufgeführten Technologien sind spezielle Synergieeffekte nutzbar. So führt die Kombination von neuer Prozessregelung und automatisierter Messtechnik zu einer substantiellen Verbesserung der Betriebsweise, was durch Einsatz der jeweiligen Techniken einzeln nicht erreichbar ist.

Große Städte haben diese neuen Möglichkeiten teilweise bereits erschlossen, beispielsweise zur dynamischen Steuerung von Kanalnetzen unter Nutzung der vorhandenen Retentions- volumina, zur Automatisierung des Klärwerksbetriebes oder zur fernwirktechnikgestützten zentralen hydraulischen Überwachung, Steuerung und Regelung von Regenbecken. Besonders groß ist der Bedarf jedoch auch für die (ohnehin von höheren spezifischen Kosten betroffenen) kleineren und mittleren Gebietskörperschaften in NRW. Hier fehlt es insbesondere an einem integrierten Systemansatz, welcher die übergeordneten Funktionsziele unter Beachtung der wirtschaftlichen Randbedingungen in die kommunale Realität einbindet.

Die aktuell festzustellenden klimatischen Veränderungen, die sich aller Voraussicht nach in den kommenden Jahren weiter verstärken werden, führen zu deutlich mehr Dynamik der Niederschlagsereignisse. Damit wird die flexible und sich bei Bedarf automatisch anpassende Gesamtsteuerung des Kanalsystems zu einer wichtigen Voraussetzung für den zukünftigen Schutz unserer aquatischen Systeme.

Im Rahmen des vom Land NRW geförderten FuE-Vorhabens soll ein neues Automatisierungskonzept zur Berücksichtigung der vorstehend genannten Randbedingungen durch Realisierung eines innovativen Prozesssteuerungssystems (PSS) für eine mittelgroße Gemeinde am Beispiel der Abwasserentsorgung in Emmerich demonstriert werden.


Projektziele

Wie in vielen anderen Gebietskörperschaften in Nordrhein-Westfalen, sind auch bei der Stadt Emmerich am Rhein die kapitalintensiven Aufgaben zum Gewässerschutz noch keineswegs vollständig abgeschlossen (Sanierung des Abwasserkanalsystems, Optimierung der Niederschlagswasserbehandlung, Modernisierung der Kläranlage).

Gleichzeitig stehen die Stadt Emmerich am Rhein, bzw. verantwortlichen Technische Werke Emmerich am Rhein GmbH (TWE), unter erheblichem Kostendruck und damit vor der Notwendigkeit, alle Möglichkeiten durch neue und rationelle Technologien auszuschöpfen, um die Kosteneffizienz der Abwasserentsorgung insgesamt zu verbessern.

Durch das Pilotprojekt soll ein robustes lernfähiges Prozesssteuerungssystem (PSS) entwickelt, konfiguriert und in der betriebspraktischen Anwendung erprobt und demonstriert werden. Die Übertragbarkeit des eingerichteten Systems soll in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Verhältnissen bei der Abwasserentsorgung analysiert, und die Verbesserungspotentiale aus gewässerökologischer, abwassertechnischer und ökonomischer Sicht quantifiziert werden.

Entwässerungsgebiete in der Stadt Emmerich am Rhein

Daraus ergeben sich im Einzelnen folgende Ziele:


- Entwicklung einer robusten lernfähigen Prozesssteuerung und -regelung mit selbstän- diger Anpassung an Veränderungen von Eingangs- und Zustandsgrößen,
- Übertragbarkeit des entwickelten Systems und Standardisierung der Vorgehensweise
auf andere Kommunen gleicher Größenordnung,
- Minimierung der Gewässerbelastung aufgrund von Mischwassereinleitungen, wobei zur Reduzierung der Kohlenstoff- und Stickstoffbelastung unterschiedliche Steuerstrategien zum Einsatz kommen,
- Zentrale Zusammenfassung, Archivierung und Verarbeitung aller Daten der abwasser- technischen Anlagen im Sinne der Eigenkontrollverordungen (z. B. SüwVKan),
- Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen zur angestrebten Reduzierung von weiteren Kosten
für den Bau von Retentionsvolumen, erreichbar über den Einsatz moderner Automati- sierungstechnik,
- Ermittlung der langfristigen Auswirkungen auf die Investitionstätigkeit in Bezug auf Neu- bau und Sanierung.


Downloads

Artikel zur Kanalnetzsteuerung durch ein Software-Agentensystem (140 KB)