Automatisierte Quantifizierung der Schmutzfrachtdynamik des Zentralen Speicherkanals im Zulauf zur Kläranlage Graz

Markus Pichler, Thomas Franz Hofer, Guenter GRUBER

Research output: ThesisMaster's ThesisResearch

Abstract

Der Betrieb des Zentralen Speicherkanals (ZSK) in Graz lässt das temporäre Speichern von Entlastungsfrachten aus angeschlossenen Mischwasserüberläufen bei Niederschlagsereignissen zu. Dadurch können Schmutzstoffe - anstatt direkt in die Mur - zur Abwasserreinigungsanlage (ARA) Graz weitergeleitet und dort einer gezielten Reinigung zugeführt werden. Die stoffliche Dynamik dieses Schmutzfrachttransportes und damit auch die Entleerung des ZSK zur ARA Graz kann über zeitlich hoch aufgelöste Online-Messtechnik abgeschätzt werden. Diese Informationen stellen auch für die Grundlagenermittlung für eine zukünftige der Erweiterung der ARA Graz einen wesentlichen Punkt dar. Da über direkte Messungen der Frachten im Speicherkanal keine befriedigenden Ergebnisse erzielt werden konnten, werden diese nun mehr während und nach den ZSK-Entleerungsereignisse indirekt durch Messungen der Zulauffrachten im Zulauf zur ARA Graz abgeschätzt.
Eine bereits durchgeführte manuelle Auswertung von 15 Entleerungsfrachten diente als Grundlage und Vergleichsbasis für diese Arbeit.
Ziel dieser Masterarbeit ist die Entwicklung einer automatisierten Methodik zur Detektion und Frachtabschätzung von ZSK-Entleerungsereignissen im Zulauf zur ARA Graz. Dies beinhaltet eine weitestgehend automatisierte Aufbereitung und Auswertung der Messdaten, eine automatische Ereigniserkennung sowie die eigentlichen Frachtabschätzungen. Basis für die Frachtabschätzungen stellen typische Trockenwettertagesgänge und deren möglicher Schwankungsbereich dar. Damit können die gesamten Messdaten in Trockenwetterperioden, in Regenwetter- und in Entleerungsereignisse unterteilt werden. Aus den ermittelten typischen Trockenwetter-Tagesgängen werden künstliche, durchgehende Trockenwetter-Vergleichsdaten erstellt.
Die automatisierte Ereigniserkennung von Entleerungen basiert aufgrund der aktuellen Betriebsweise des ZSK auf der Wasserhöhenstandmessung im Mischwasserüberlaufbeckens (MÜB) der ARA. Die Entleerungsfrachten werden jeweils aus der Differenz zwischen den Ereignisfrachtraten und den künstlich generierten Trockenwetter-Vergleichsdaten berechnet, wobei Abflussspitzen aus dem Kanalnetz während der Entleerungen nicht, Schmutzfrachtspitzen nach den Entleerungen als Folge von Spül- und Restentleerungen im ZSK und im MÜB allerdings sehr wohl bei den Frachtabschätzungen mitberücksichtig werden.
Der Vergleich der automatisiert ermittelten Frachtabschätzungen mit den manuell durchgeführten ergab zum Teil relativ große Abweichungen in den abgeschätzten Frachten und durchschnittlichen Entleerungskonzentrationen. Diese Unterschiede sind vor allem auf unterschiedlich angenommene Entleerungsdauern und unterschiedliche Trockenwetter-Referenzzustände bei den beiden angewandten Methoden zurückzuführen.
Original languageGerman
QualificationMaster of Science
Awarding Institution
  • TU Graz Publishing (95027)
Award date9 Apr 2018
Publication statusPublished - 9 Apr 2018

Cite this

@phdthesis{e8dbf0e0571f4348bf6ab880d288db8f,
title = "Automatisierte Quantifizierung der Schmutzfrachtdynamik des Zentralen Speicherkanals im Zulauf zur Kl{\"a}ranlage Graz",
abstract = "Der Betrieb des Zentralen Speicherkanals (ZSK) in Graz l{\"a}sst das tempor{\"a}re Speichern von Entlastungsfrachten aus angeschlossenen Mischwasser{\"u}berl{\"a}ufen bei Niederschlagsereignissen zu. Dadurch k{\"o}nnen Schmutzstoffe - anstatt direkt in die Mur - zur Abwasserreinigungsanlage (ARA) Graz weitergeleitet und dort einer gezielten Reinigung zugef{\"u}hrt werden. Die stoffliche Dynamik dieses Schmutzfrachttransportes und damit auch die Entleerung des ZSK zur ARA Graz kann {\"u}ber zeitlich hoch aufgel{\"o}ste Online-Messtechnik abgesch{\"a}tzt werden. Diese Informationen stellen auch f{\"u}r die Grundlagenermittlung f{\"u}r eine zuk{\"u}nftige der Erweiterung der ARA Graz einen wesentlichen Punkt dar. Da {\"u}ber direkte Messungen der Frachten im Speicherkanal keine befriedigenden Ergebnisse erzielt werden konnten, werden diese nun mehr w{\"a}hrend und nach den ZSK-Entleerungsereignisse indirekt durch Messungen der Zulauffrachten im Zulauf zur ARA Graz abgesch{\"a}tzt. Eine bereits durchgef{\"u}hrte manuelle Auswertung von 15 Entleerungsfrachten diente als Grundlage und Vergleichsbasis f{\"u}r diese Arbeit. Ziel dieser Masterarbeit ist die Entwicklung einer automatisierten Methodik zur Detektion und Frachtabsch{\"a}tzung von ZSK-Entleerungsereignissen im Zulauf zur ARA Graz. Dies beinhaltet eine weitestgehend automatisierte Aufbereitung und Auswertung der Messdaten, eine automatische Ereigniserkennung sowie die eigentlichen Frachtabsch{\"a}tzungen. Basis f{\"u}r die Frachtabsch{\"a}tzungen stellen typische Trockenwettertagesg{\"a}nge und deren m{\"o}glicher Schwankungsbereich dar. Damit k{\"o}nnen die gesamten Messdaten in Trockenwetterperioden, in Regenwetter- und in Entleerungsereignisse unterteilt werden. Aus den ermittelten typischen Trockenwetter-Tagesg{\"a}ngen werden k{\"u}nstliche, durchgehende Trockenwetter-Vergleichsdaten erstellt. Die automatisierte Ereigniserkennung von Entleerungen basiert aufgrund der aktuellen Betriebsweise des ZSK auf der Wasserh{\"o}henstandmessung im Mischwasser{\"u}berlaufbeckens (M{\"U}B) der ARA. Die Entleerungsfrachten werden jeweils aus der Differenz zwischen den Ereignisfrachtraten und den k{\"u}nstlich generierten Trockenwetter-Vergleichsdaten berechnet, wobei Abflussspitzen aus dem Kanalnetz w{\"a}hrend der Entleerungen nicht, Schmutzfrachtspitzen nach den Entleerungen als Folge von Sp{\"u}l- und Restentleerungen im ZSK und im M{\"U}B allerdings sehr wohl bei den Frachtabsch{\"a}tzungen mitber{\"u}cksichtig werden.Der Vergleich der automatisiert ermittelten Frachtabsch{\"a}tzungen mit den manuell durchgef{\"u}hrten ergab zum Teil relativ gro{\ss}e Abweichungen in den abgesch{\"a}tzten Frachten und durchschnittlichen Entleerungskonzentrationen. Diese Unterschiede sind vor allem auf unterschiedlich angenommene Entleerungsdauern und unterschiedliche Trockenwetter-Referenzzust{\"a}nde bei den beiden angewandten Methoden zur{\"u}ckzuf{\"u}hren.",
author = "Markus Pichler and Hofer, {Thomas Franz} and Guenter GRUBER",
year = "2018",
month = "4",
day = "9",
language = "deutsch",
school = "Verlag der TU Graz (95027)",

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TY - THES

T1 - Automatisierte Quantifizierung der Schmutzfrachtdynamik des Zentralen Speicherkanals im Zulauf zur Kläranlage Graz

AU - Pichler, Markus

AU - Hofer, Thomas Franz

AU - GRUBER, Guenter

PY - 2018/4/9

Y1 - 2018/4/9

N2 - Der Betrieb des Zentralen Speicherkanals (ZSK) in Graz lässt das temporäre Speichern von Entlastungsfrachten aus angeschlossenen Mischwasserüberläufen bei Niederschlagsereignissen zu. Dadurch können Schmutzstoffe - anstatt direkt in die Mur - zur Abwasserreinigungsanlage (ARA) Graz weitergeleitet und dort einer gezielten Reinigung zugeführt werden. Die stoffliche Dynamik dieses Schmutzfrachttransportes und damit auch die Entleerung des ZSK zur ARA Graz kann über zeitlich hoch aufgelöste Online-Messtechnik abgeschätzt werden. Diese Informationen stellen auch für die Grundlagenermittlung für eine zukünftige der Erweiterung der ARA Graz einen wesentlichen Punkt dar. Da über direkte Messungen der Frachten im Speicherkanal keine befriedigenden Ergebnisse erzielt werden konnten, werden diese nun mehr während und nach den ZSK-Entleerungsereignisse indirekt durch Messungen der Zulauffrachten im Zulauf zur ARA Graz abgeschätzt. Eine bereits durchgeführte manuelle Auswertung von 15 Entleerungsfrachten diente als Grundlage und Vergleichsbasis für diese Arbeit. Ziel dieser Masterarbeit ist die Entwicklung einer automatisierten Methodik zur Detektion und Frachtabschätzung von ZSK-Entleerungsereignissen im Zulauf zur ARA Graz. Dies beinhaltet eine weitestgehend automatisierte Aufbereitung und Auswertung der Messdaten, eine automatische Ereigniserkennung sowie die eigentlichen Frachtabschätzungen. Basis für die Frachtabschätzungen stellen typische Trockenwettertagesgänge und deren möglicher Schwankungsbereich dar. Damit können die gesamten Messdaten in Trockenwetterperioden, in Regenwetter- und in Entleerungsereignisse unterteilt werden. Aus den ermittelten typischen Trockenwetter-Tagesgängen werden künstliche, durchgehende Trockenwetter-Vergleichsdaten erstellt. Die automatisierte Ereigniserkennung von Entleerungen basiert aufgrund der aktuellen Betriebsweise des ZSK auf der Wasserhöhenstandmessung im Mischwasserüberlaufbeckens (MÜB) der ARA. Die Entleerungsfrachten werden jeweils aus der Differenz zwischen den Ereignisfrachtraten und den künstlich generierten Trockenwetter-Vergleichsdaten berechnet, wobei Abflussspitzen aus dem Kanalnetz während der Entleerungen nicht, Schmutzfrachtspitzen nach den Entleerungen als Folge von Spül- und Restentleerungen im ZSK und im MÜB allerdings sehr wohl bei den Frachtabschätzungen mitberücksichtig werden.Der Vergleich der automatisiert ermittelten Frachtabschätzungen mit den manuell durchgeführten ergab zum Teil relativ große Abweichungen in den abgeschätzten Frachten und durchschnittlichen Entleerungskonzentrationen. Diese Unterschiede sind vor allem auf unterschiedlich angenommene Entleerungsdauern und unterschiedliche Trockenwetter-Referenzzustände bei den beiden angewandten Methoden zurückzuführen.

AB - Der Betrieb des Zentralen Speicherkanals (ZSK) in Graz lässt das temporäre Speichern von Entlastungsfrachten aus angeschlossenen Mischwasserüberläufen bei Niederschlagsereignissen zu. Dadurch können Schmutzstoffe - anstatt direkt in die Mur - zur Abwasserreinigungsanlage (ARA) Graz weitergeleitet und dort einer gezielten Reinigung zugeführt werden. Die stoffliche Dynamik dieses Schmutzfrachttransportes und damit auch die Entleerung des ZSK zur ARA Graz kann über zeitlich hoch aufgelöste Online-Messtechnik abgeschätzt werden. Diese Informationen stellen auch für die Grundlagenermittlung für eine zukünftige der Erweiterung der ARA Graz einen wesentlichen Punkt dar. Da über direkte Messungen der Frachten im Speicherkanal keine befriedigenden Ergebnisse erzielt werden konnten, werden diese nun mehr während und nach den ZSK-Entleerungsereignisse indirekt durch Messungen der Zulauffrachten im Zulauf zur ARA Graz abgeschätzt. Eine bereits durchgeführte manuelle Auswertung von 15 Entleerungsfrachten diente als Grundlage und Vergleichsbasis für diese Arbeit. Ziel dieser Masterarbeit ist die Entwicklung einer automatisierten Methodik zur Detektion und Frachtabschätzung von ZSK-Entleerungsereignissen im Zulauf zur ARA Graz. Dies beinhaltet eine weitestgehend automatisierte Aufbereitung und Auswertung der Messdaten, eine automatische Ereigniserkennung sowie die eigentlichen Frachtabschätzungen. Basis für die Frachtabschätzungen stellen typische Trockenwettertagesgänge und deren möglicher Schwankungsbereich dar. Damit können die gesamten Messdaten in Trockenwetterperioden, in Regenwetter- und in Entleerungsereignisse unterteilt werden. Aus den ermittelten typischen Trockenwetter-Tagesgängen werden künstliche, durchgehende Trockenwetter-Vergleichsdaten erstellt. Die automatisierte Ereigniserkennung von Entleerungen basiert aufgrund der aktuellen Betriebsweise des ZSK auf der Wasserhöhenstandmessung im Mischwasserüberlaufbeckens (MÜB) der ARA. Die Entleerungsfrachten werden jeweils aus der Differenz zwischen den Ereignisfrachtraten und den künstlich generierten Trockenwetter-Vergleichsdaten berechnet, wobei Abflussspitzen aus dem Kanalnetz während der Entleerungen nicht, Schmutzfrachtspitzen nach den Entleerungen als Folge von Spül- und Restentleerungen im ZSK und im MÜB allerdings sehr wohl bei den Frachtabschätzungen mitberücksichtig werden.Der Vergleich der automatisiert ermittelten Frachtabschätzungen mit den manuell durchgeführten ergab zum Teil relativ große Abweichungen in den abgeschätzten Frachten und durchschnittlichen Entleerungskonzentrationen. Diese Unterschiede sind vor allem auf unterschiedlich angenommene Entleerungsdauern und unterschiedliche Trockenwetter-Referenzzustände bei den beiden angewandten Methoden zurückzuführen.

M3 - Masterarbeit

ER -