Das Eindringen von Regenwasser und die Infiltration von Grundwasser in Abwassersysteme ist eine ständige Herausforderung für die Verantwortlichen. Die schwedische Gemeinde Håbo geht diese Herausforderung mit einem innovativen digitalen Ansatz an, sagt Adam Wood, Chief Product Officer beim Wasseranalyseunternehmen InfoTiles.
Die Verantwortlichen des Wasserversorgungsunternehmens in Håbo, einer kleinen Gemeinde nordwestlich der schwedischen Hauptstadt Stockholm, begannen im Jahr 2023 Gespräche mit InfoTiles , als sie den Verdacht hatten, dass durch die Versickerung von Abwasser und den Zufluss von Grundwasser in die Abwassernetze (I&I) große Mengen anfallen, die transportiert und behandelt werden müssen.
Die Verantwortlichen wollten I&I weiter untersuchen und brauchten handfeste Beweise, um die Notwendigkeit von Investitionen zu belegen, sahen sich jedoch mit budgetären und betrieblichen Einschränkungen konfrontiert. Mithilfe von Daten aus dem Kontrollsystem, Wetterdaten und der Analyse von Abwassernetzen mit In-situ-Sensoren sollte ermittelt werden, wann und wo I&I auftraten, und es sollte entschieden werden, wie darauf reagiert werden sollte.
Sammeln von Beweisen
Als Zufluss wird Regenwasser bezeichnet, das durch Defekte wie Löcher, Risse, defekte Verbindungen und unterbrochene Anschlüsse in die Abwasserrohre fließt. Infiltration liegt vor, wenn Grundwasser durch Defekte in den Rohren in das Abwassernetz eindringt und die Strömung verstärkt.
Magne Eide, Chief Operating Officer bei InfoTiles, sagte: "InfoTiles wollte der Gemeinde Håbo zeigen, was es kosten würde, wenn sie ihr Abwassernetz nicht instand halten würde, um I&I zu verhindern, und was es kosten würde, jetzt Geld zu investieren. Die Wassermanager wollten verstehen, welche Möglichkeiten der Instandhaltung es gibt, damit sie einen umfassenderen Business Case erstellen können, der im Rahmen des Haushaltsverfahrens für 2025 zur Finanzierung vorgelegt werden kann."
Das Wasserversorgungsunternehmen von Håbo, das eine Bevölkerung von rund 18 700 Einwohnern versorgt, behandelt jährlich etwa 4 Mio.m3 Abwasser. InfoTiles fand heraus, dass 18 % dieses Abwassers durch I&I verursacht werden, was zu zusätzlichen Betriebskosten in Höhe von 13 Mio. SEK (etwa 1,3 Mio. €) pro Jahr führt, was fast 700 SEK pro Einwohner (etwa 61 €) entspricht.
Der Energieverbrauch macht einen erheblichen Teil der zusätzlichen Behandlungs- und Transportkosten aus, die bei der Aufbereitung von I&I anfallen, was bedeutet, dass die Senkung des Energieverbrauchs eine potenzielle Einsparung bei den Betriebsausgaben darstellt, wenn I&I beseitigt werden. Ein zusätzlicher Energieverbrauch stellt auch einen größeren Kohlenstoff-Fußabdruck dar, so dass die genaue Identifizierung und Vermeidung von I&I den Versorgungsunternehmen helfen kann, ihre Kohlenstoffverpflichtungen zu erfüllen, einschließlich der Netto-Null-Ziele.
Zusammengesetzter Fluss
Bei vielen Versorgungsbetrieben und Gemeinden können I&I durchschnittlich 20-50 % des jährlichen Durchflusses in den Abwasserkanälen ausmachen, aber während der Schneeschmelze und in nassen Herbstmonaten ist diese Zahl noch viel höher.
Es ist allgemein anerkannt, dass der größte Teil der I&I durch veraltete Infrastrukturen verursacht wird, die gewartet oder ausgetauscht werden müssen, aber ein Teil wird auch durch fehlerhafte Anschlüsse verursacht, z. B. durch die Entwässerung von Gebäuden und Dächern, die an die falschen Rohre angeschlossen sind. Wenn dieses Wasser in das Abwassernetz eindringt, kann es zu einer Überlastung des Systems führen, was besonders bei starken Regenfällen oder Sturmereignissen ein Risiko darstellt.
Im schlimmsten Fall kann es zur Einleitung von unbehandeltem Abwasser in die Umwelt und zur Verschmutzung von Flüssen und Meeren kommen. Außerdem erhöht sich das Risiko einer Kreuzkontamination des Trinkwassers, wenn verschmutztes Wasser aus der Umwelt durch Defekte in saubere Wasserleitungen gelangt.
Die zunehmende Häufigkeit und Intensität von Regenfällen als Folge des Klimawandels verschärft das Problem, macht die Abwassernetze immer anfälliger für Störungen und stellt ein größeres Risiko für die Umwelt dar. Bleiben die Leitungen unbehandelt, verschlechtert sich ihre Integrität mit der Zeit und die Menge des eindringenden Wassers, das behandelt werden muss, steigt.
Für die Gemeinde Håbo besteht das übergeordnete Ziel der Zusammenarbeit mit InfoTiles darin, ein besseres Verständnis für die Ursachen des Zuflusses und der Versickerung in die Abwassernetze zu erlangen und die Möglichkeiten zur Sanierung und Verringerung der Auswirkungen zu verstehen. Die Gemeinde hofft, dass dies den politischen Entscheidungsträgern dabei hilft, ein tieferes Verständnis für die Entscheidungsfindung im Bereich I&I zu erlangen und zu zeigen, wie Zusammenarbeit und digitale Lösungen als Katalysator für positive Veränderungen genutzt werden können.
Genaue Lokalisierung
Durch Zufluss und Versickerung steigen die Betriebskosten für das Abwasser, da überschüssiges Wasser abgepumpt, behandelt und abgeleitet werden muss.
Die Plattform InfoTiles nutzt Daten des SCADA-Kontrollsystems zusammen mit Daten des Schwedischen Meteorologischen Instituts, um historische Niederschläge und das Trocken- und Nasswetterverhalten von Abwassernetzen zu analysieren. Zum Beispiel, wie und wann Wasser auf das Netz trifft und wie es sich auf die Pumpenhöhe auswirkt.
Sensorgeräte, die an kritischen Punkten des Netzes angebracht sind, können Daten wie Niederschlag, problematische Schwellenwerte der Regenmenge oder jahreszeitlich bedingte Empfindlichkeiten erfassen. Diese Daten fließen in ein zentrales Dashboard ein, und diese detaillierten Messungen können dann von Wassermanagern analysiert werden.
Durch die Verwendung von Informationen aus den Pumpstationen in Echtzeit berechnet das Modell die Gesamtmenge und die zu viel transportierte Menge, so dass die Verantwortlichen nicht nur witterungsbedingte Trends, sondern auch die daraus resultierenden Kosten sowohl für die Behandlung als auch für den Stromverbrauch erkennen können.
Sobald Problembereiche identifiziert sind, kann der Suchbereich mit kompakten Internet-of-Things-Geräten (IoT) innerhalb derselben Plattform eingegrenzt werden.Einige Pumpstationen haben mehrere Eingänge oder lange vorgelagerte Rohrleitungsnetze. Durch die selektive Messung verschiedener Zweige ist es möglich, genau zu ermitteln, wo das Wasser zu- und abfließt, oder Bereiche auszuschließen, die nicht problematisch sind.
Positiver Nachweis
Håbo betreibt 38 Pumpstationen in einem Netz, in dem mehrere kleinere Pumpstationen größere Stationen speisen, bevor das Abwasser schließlich zur Kläranlage transportiert wird.
InfoTiles und der Gemeinde Håbo wurde festgestellt, dass die Pumpen, die den Kläranlagen am nächsten liegen, das größte Nettovolumen an Wasser erhielten, was bedeutet, dass der größte Zufluss in den Teilen des Netzes stattfand, die direkt mit den größten Pumpen verbunden waren.
Mit diesen Informationen machten sich die Manager von Håbo auf die Suche nach Schäden in den identifizierten Bereichen und konnten die Ergebnisse der Analyse schnell bestätigen. Bei der visuellen Inspektion wurden erhebliche Rohrbrüche festgestellt. An einer Stelle drang abgeleitetes Oberflächenwasser von nahe gelegenen landwirtschaftlichen Flächen mit hohem Druck in die Abwasserleitungen ein und verursachte große und kontinuierliche Mengen an I&I.
Sara Frid, Wasser- und Abwasserstrategin der Gemeinde Håbo, sagte: "Die neuen Erkenntnisse über das eindringende Wasser, wie z. B. die Mengen, die wahrscheinlichen Quellen und die sich daraus ergebenden Kosten, haben bei unseren Betreibern wirklich das Interesse geweckt, sich auf die Suche nach dem Wasser zu machen. Innerhalb der ersten paar Wochen haben wir Schäden an unseren Abwasserleitungen gefunden, die wir reparieren konnten, um die Wassermengen zu reduzieren und Behandlungskosten zu sparen."
Jetzt können die Wassermanager anhand der Daten nicht nur die Bereiche mit dem größten Wartungs- und Reparaturbedarf ermitteln, sondern auch die Ergebnisse ihrer Arbeit in Form von geringeren Zufluss- und Versickerungsmengen sehen.
Die kontinuierliche Verringerung des Gesamtvolumens an I&I bleibt ein wichtiger Schwerpunkt für die Gemeinde Håbo.
Mit der Lösung InfoTiles konnten sie nachweisen, dass Investitionen in die Abwasserinstandhaltung nicht nur ein Umwelt- und Kostenrisiko darstellen, sondern dass die Verringerung des Volumens langfristig zu einer Senkung der Behandlungskosten führt.