Wir vom Water Magazine sind ständig auf der Suche nach Projekten, die Herausforderungen erfolgreich gemeistert und so anderen geholfen haben. Im Fokus stand die Durchflussmessung in einer kleinen Kläranlage in Cornwall. Wir sprachen mit den wichtigsten Projektbeteiligten…
Kleine Kläranlagen stellen Mess- und Regelungstechniker oft vor erhebliche physikalische Herausforderungen. In einer Anlage in Fowey im Südwesten Englands wurde jedoch durch eine Partnerschaft zwischen einem Wasserversorgungsunternehmen, einem Auftragnehmer, einem Messgeräteanbieter und einem Inspektionsunternehmen eine konforme Durchflussmessanlage installiert.
Der Durchflussmesser der Kläranlage Fowey musste im Rahmen eines Instandhaltungsprogramms ersetzt werden, was aufgrund der beengten Platzverhältnisse eine Herausforderung darstellte. Daher wurden innovativere Lösungen als Alternative zu einem direkten Austausch in Betracht gezogen.
Die Ingenieure von Tecker, einem MEICA-Auftragnehmer von South West Water, prüften daher die verfügbaren Optionen. „Der Kanal verläuft zwischen zwei Belüftungsgräben, und es war nicht genügend Platz vorhanden, um ihn zu verlängern oder umzuleiten“, erklärt Ben Finney, Projektingenieur bei Tecker.
Hintergrund
Genaue Abwasserdurchflussmessungen ermöglichen es Kläranlagenbetreibern, effizient zu arbeiten – die Abwasserbehandlung zu optimieren, Kosten zu minimieren und die Umwelt zu schützen. Daher hat die Umweltbehörde (Environment Agency) strenge Leistungsanforderungen an Durchflussüberwachungseinrichtungen und -anlagen für Kläranlagen in England festgelegt. Der Leistungsstandard definiert die Mindestanforderungen für die Selbstüberwachung des Durchflusses.
Der MCERTS-Standard gilt für Anlagen, die gemäß den Umweltgenehmigungsvorschriften (EPR) zugelassen sind. Diese Vorschriften verpflichten Anlagenbetreiber zur Überwachung von Abwasserströmen, einschließlich gewerblichem Abwasser, sowie zur Erfassung und Dokumentation der Ergebnisse. MCERTS legt Mindestanforderungen für die Eigenüberwachung des Durchflusses fest, und die Betreiber haben Messgeräte installiert, die den Zulassungsvoraussetzungen der Umweltbehörde entsprechen. Die walisische Naturressourcenlizenz kann zudem vorsehen, dass das Durchflussüberwachungssystem von MCERTS zertifiziert wurde.
Regelmäßige Durchflussmesssysteme und -anlagen werden üblicherweise jährlich überprüft. Eine Nichteinhaltung der Vorschriften kann durch verschiedene Faktoren verursacht werden, beispielsweise durch Alterung und Erosion der Kanäle oder durch eine unzureichende Messgenauigkeit aufgrund von Durchflussänderungen. So kann beispielsweise lokales Bevölkerungswachstum in Verbindung mit zunehmender Niederschlagsintensität infolge des Klimawandels zu einer Überlastung von Wasserbauwerken führen.
Durchflussüberwachung der Kläranlage Fowey
Auf Teckers Wunsch hin besuchten Ingenieure den Standort, und in den letzten Jahren hat die Beliebtheit der Technologie stark zugenommen.“ „Dies liegt oft daran, dass Durchflussmesser schnell und einfach an beschädigten oder alternden Kanälen installiert werden können, ohne dass größere Baumaßnahmen erforderlich sind.“
„Die vernetzten Durchflussmesser wurden innerhalb eines Monats nach Bestellung geliefert und in weniger als einer Woche installiert. Im Gegensatz dazu dauern Reparatur- oder Austauscharbeiten an den Spülbecken länger; sie sind teurer; der normale Anlagenbetrieb wird beeinträchtigt und die Einhaltung der MCERTS-Vorschriften kann nicht gewährleistet werden.“
Ein einzigartiges Ultraschall-Korrelationsverfahren ermöglicht die kontinuierliche Messung einzelner Strömungsgeschwindigkeiten auf verschiedenen Ebenen innerhalb eines Strömungsabschnitts. Diese regionale Strömungsmesstechnik liefert ein in Echtzeit berechnetes 3D-Strömungsprofil für reproduzierbare und verifizierbare Messwerte.
Das Geschwindigkeitsmessverfahren basiert auf dem Prinzip der Ultraschallreflexion. Reflexionen im Abwasser, wie beispielsweise an Partikeln, Mineralien oder Luftblasen, werden mithilfe von Ultraschallimpulsen unter einem bestimmten Winkel abgetastet. Das resultierende Echo wird als Bild, das sogenannte Echomuster, gespeichert. Wenige Millisekunden später erfolgt eine zweite Abtastung. Das resultierende Echomuster wird gespeichert, und durch Korrelation bzw. Vergleich der gespeicherten Signale lässt sich die Position eines eindeutig identifizierbaren Reflektors bestimmen. Da sich die Reflektoren mit dem Wasser bewegen, können sie an verschiedenen Positionen im Bild identifiziert werden.
Mithilfe des Strahlwinkels lässt sich die Partikelgeschwindigkeit und somit die Abwassergeschwindigkeit aus der zeitlichen Verschiebung des Reflektors berechnen. Die Technologie liefert hochpräzise Messwerte, ohne dass zusätzliche Kalibrierungsmessungen erforderlich sind.
Die Technologie ist für den Einsatz in Rohrleitungen konzipiert und ermöglicht so einen effizienten Betrieb auch in anspruchsvollsten und umweltbelastendsten Anwendungen. Einflussfaktoren wie die Form des Beckens, die Strömungseigenschaften und die Wandrauheit werden bei der Strömungsberechnung berücksichtigt.
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Veröffentlichungsdatum: 29. November 2024