Durchflussmessung an Mischwasserkanalzuleitungen

Das im Nordosten von Cleveland (USA) zwischen dem Lakeshore Boulevard und dem Erie-See gelegene Klärwerk reinigt das Abwasser von mehr als 300000 Anwohnern und Geschäften. Auch das über Mischwasserkanäle zugeleitete Regenwasser wird hier aufbereitet. Im Durchschnitt werden im Klärwerk täglich etwa 350000 m³ Abwasser behandelt. Der hohe Anteil an Mischwasserkanälen im Entsorgungsgebiet machte eine Kapazitätserweiterung der Anlage erforderlich sowie den Ausbau von Regenrückhalteeinrichtungen. Darüber hinaus entschieden die Anlagenbetreiber, ein weiteres Erfordernis anzugehen, das in naher Zukunft noch an Bedeutung gewinnen wird – genaue und zuverlässige Durchflussmessung.

Ein Bestandteil des Ausbauprogramms war die Errichtung zweier Speichertunnel mit einem Durchmesser von je 7,3 m Durchmesser und einer Länge von über 3 km in 60 m Tiefe. Zudem sollte die Kapazität der zweiten Reinigungsstufe der Kläranlage auf 1,5 Millionen Kubikmeter ausgebaut werden. Bei Starkregenereignissen werden dann Regenwasser und Abwasser in die Speichertunnel geleitet und dort bis zum Ende des Unwetters zurückgehalten. Hat der Regen aufgehört, wird das zurückgehaltene Mischwasser in die Kläranlage gepumpt um dort aufbereitet zu werden.

Die bestehenden DN1200-Rohrleitungen in der Anlage sind mit Venturi-Durchflussmessern ausgerüstet. Diese benetzte Messtechnik ist dem Abwasser unmittelbar ausgesetzt und hatte daher mit andauernden Schwierigkeiten zu kämpfen. Regelmäßig verstopften Festkörper aus dem Abwasser die Wirkdruckleitungen der Differenzdruckdurchflussmesser. Selbst Spülungen mit Klarwasser genügte nicht, um die Wirkdruckleitungen intakt zu halten, vielmehr benötigte die benetzte Messeinrichtung häufige manuelle Reinigung.

Vor der Anlagenerweiterung waren die Durchflussmessungen nicht betriebsnotwendig. Nun aber, da es auch um Effizienzsteigerung geht, müssen die Durchflüsse genau erfasst werden.

Die Anlagenverantwortlichen suchten nach einem Messsystem, das einfach zu installieren ist und wenig Wartungsaufwand erfordert. Mehrere Hersteller wurden eingeladen, ihre Instrumente auf der Anlage vorzuführen. Die meisten davon vermochten nicht zu überzeugen, ein Messgerät erzielte nicht einmal ein Messsignal. Glücklicherweise tat sich ein Messsystem mit einem starken Messsignal und einem guten Signal-Rausch-Abstand hervor: ein eingriffsfreier Clamp-On-Ultraschall-Durchflussmesser FLUXUS von FLEXIM. Eine Schwierigkeit der Messstellen liegt in den unzureichenden geraden Ein- und Auslaufstrecken. Doch auch auf diese Herausforderung wussten die FLEXIM-Ingenieure eine Antwort: Sie entschieden sich für die Verwendung von Zweikanalgeräten und installierten je zwei Sensorpaare auf ein- und derselben Rohrleitung. Die Mittelbildung von zwei über den Rohrquerschnitt versetzten Messungen ergibt trotz der kurzen geraden Rohrlängen eine hohe Messgenauigkeit und erweist sich als glaubwürdigere und zuverlässigere Messung als die der alten Venturi-Messungen.

Im Gegensatz zu den Venturi-Messungen sind die Clamp-On-Ultraschall-Durchflussmesser FLUXUS nicht dem im Rohr strömenden Medium ausgesetzt. Dies bringt den zusätzlichen Vorteil mit sich, dass die Anlagenbetreiber die Leitungen nicht für die Einrichtung der Messstellen absperren mussten und dass keine Wartung erforderlich ist. Die zwölf installierten Ultraschall-Durchflussmesser FLUXUS funktionieren seit ihrer Inbetriebnahme vor inzwischen drei Jahren störungsfrei und es gibt Pläne, weitere fünfzig Durchflussmessstellen mit diesen Systemen einzurichten.