Quantitative Durchflussanalyse in einem ländlichen Abwassernetz

Quantitative Durchflussanalyse in einem ländlichen Abwassernetz

In der Vergangenheit kam es nach Niederschlägen immer wieder zur temporären Überlastungen einer nur für 14.000 Einwohnerwerte ausgelegten Kläranlage.
Da in solch kleinen Abwassernetzen – wie oftmals üblich – keine Durchflussmesser installiert sind, ist es weder möglich, die eingeleiteten Mengen einzelnen Verursachern zuzuordnen, noch kann der Anteil des eingebrachten Fremdwassers abgeschätzt werden. Große Abwassermengen bedeuten hohe Pumpenauslastung mit einem entsprechend hohen Energieverbrauch und erfordern eine ausreichend hohe Klärwerkskapazität.

Dem muss der Aufwand für eine eventuelle vollständige Trennung von Schmutz- und Regenwasser in einem räumlich ausgedehnten Netz gegenübergestellt werden. Im Rahmen des Ausbaus und der Modernisierung die in diesem Anwendungsfall beschriebenen Kläranlage beauftragte der lokale Abwasserverband die Siedlungswasserexperten eines unabhängigen Forschungsinstituts das bestehende Abwassernetz quantitativ zu analysieren und Optimierungsvorschläge zu erarbeiten. Dazu mussten im Rahmen von Messkampagnen die Durchflüsse an den einzelnen Abwassertransportleitungen erfasst und mit den lokalen Niederschlägen ins Verhältnis gesetzt werden. Als ideale Lösung erwies sich dabei die Durchflussmessung mit den eingriffsreien Clamp-On-Ultraschall-Durchflussmessern FLUXUS.

Bei einem vollgefüllten Rohr, berechnet FLUXUS auf Basis der bekannten Rohrgeometrie und der Durchflussgeschwindigkeit den Volumendurchfluss.
Nur: Die Rohre kleiner Abwasserkanalisationen sind zumeist nur teilgefüllt.

Die Lösung liegt in der Schaffung einer kurzen Messstrecke mit einem vollgefüllten Rohr. Dazu muss lediglich ein Rohrstück in den Kanal eingebracht werden, dessen Auslauf so nach oben gebogen ist, dass die
Öffnung über dem Scheitel des geraden Rohres liegt. Dadurch ist gewährleistet, dass die kurze Messstrecke immer vollgefüllt ist. Solche Messrohr-im-Kanal-Systeme, wie sie im Abwasserbereich zur Einrichtung temporärer Durchflussmessstellen häufig Verwendung finden, sind üblicherweise mit magnetisch-induktiven Durchflussmessern ausgerüstet.

Einfacher und praktischer geht es aber mit Ultraschall: Die kompakten Sensoren, die auf dem Messrohr aufgespannt werden, sind nur etwa 6 cm lang und 3,5 cm hoch, ihr
Gewicht ist absolut unerheblich. Dadurch lässt sich das vorkonfigurierte Messrohr noch einfacher in den Abwasserkanal einbringen. Darüber hinaus sind die Clamp-On-Sensoren keinem Verschleiß durch das innen fließende
Medium ausgesetzt. Das trägheitsfreie akustische Messverfahren zeichnet sich durch eine außerordentliche Messdynamik aus: Selbst geringste Fließgeschwindigkeiten werden sicher detektiert. Die starke Sendeleistung der
FLUXUS Ultraschall-Durchflussmesser gewährleistet zudem zuverlässige Messergebnisse auch bei Belagsbildungen. Bei sehr hohem Feststoffgehalt schaltet der HybridTrek-Modus des FLUXUS automatisch auf eine
Dopplermessung um.

An den temporären Messstellen im Transportnetz des Abwasserverbands werden darüber hinaus simultan mit Regenmessern die Niederschlagsmengen erfasst. Beide Messwertgeber, der Ultraschall-Durchflussmesser
FLUXUS und der Regenmesser, sind mit einem Datalogger und Kommunikationsmodul verbunden, das die aufgenommenen Werte über Mobilfunk an ein Internet-basiertes Datenübertragungs- und –erfassungssystem
übermittelt. Dadurch können die Messergebnisse an jedem mit dem Internet verbundenen Rechner visualisiert und ausgewertet werden. Die gesamte Elektronik nebst Akku findet Platz in einem kompakten und
robusten Koffer, der während der Messkampagnen im jeweiligen Abwasserschacht untergebracht wird.

Die Messkampagnen zur Erfassung von Niederschlags- und Abwasserdurchflussmengen sind ein ideales Instrument zur effektiven Analyse des Abwassernetzes. Sie schaffen Netztransparenz – und diese ist die Voraussetzung
zur Schaffung von Kostengerechtigkeit. Die gewonnenen empirischen Daten bilden die Grundlage für weitere Optimierungsmaßnahmen und eventuelle Kapazitätserweiterungen.

Vorteile

  • Genaue und zuverlässige Erfassung der Abwasserzuflüsse
  • Erhebung empirischer Daten nur Netzanalyse als Grundlage für künftige Optimierungen des Kanalsystems und die bedarfsgerechte Auslegung der Kläranlage
  • Flexibel und kostengünstig: Ein einziges Messsystem für eine Vielzahl von Messungen
  • Intelligente Lösung zur genauen Durchflussmessung auch am teilgefüllten Rohr
  • Installation der temporären Messeinrichtung erfordert keine Absperrung und Entleerung des Abwasserrohrs – keine Beeinträchtigung der Abwasserentsorgung
  • Einfache Einbringung des kompakten Messsystems in den Abwasserschacht
  • Zuverlässige und genaue Durchflussmessung auch bei hohen Feststoffanteilen und niedrigen Fließgeschwindigkeiten
  • Drahtlose Fernübertragung durch GSM (Mobilfunk), Visualisierung, Weiterverarbeitung und Auswertung der Messwerte ortsunabhängig am PC