Überprüfungen von Durchflussmessungen - Erfahrungen eines PSW - Dipl.-Ing. (FH) Alfons Semmelmann Chemisch-Technische Umweltberatung 36. Lehrerbesprechung der bayer. Kanal- und Kläranlagen-Nachbarschaften

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 2 Rechtliche Grundlagen – EÜV (1) Eigenüberwachungsverordnung (EÜV) Vom 20. September 1995 Anhang 2, Erster und Zweiter Teil, Punkt 1.4  Anlagen bis 999 EW: Messwehr, Messgefäß u. ä.  Anlagen ab 1000 EW: sind mit selbstschreibendem Messgerät mit Zählwerk, Messung nach DIN 19559, Ausgabe Juli 1983, oder mit Geräten, die gleichwertige Messungen ermöglichen, auszustatten Selbstschreibende Messgeräte sind dauernd zu betreiben.

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 3 Rechtliche Grundlagen – EÜV (2) Eigenüberwachungsverordnung (EÜV) Vom 20. September 1995 Anhang 2, Erster und Zweiter Teil, Punkt 1.4 Für die Messgeräte ist mindestens einmal jährlich eine Kontrollmessung gemäß DIN durchzuführen, wobei mit jeder fünften Überprüfung die Herstellerfirma oder eine nach der Verordnung über private Sachverständige in der Wasserwirtschaft entsprechend anerkannte Person (PSW) zu beauftragen ist.

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 4 Ziele der Kontrollmaßnahmen Nachweis bzw. ggf. eine Steigerung der Qualität der Eigenüberwachungsergebnisse Durchflussmessung hat gleichen Stellenwert wie analytische Untersuchungen  Abwassermenge geht linear in die Ermittlung von Frachtberechnungen ein (z.B. Jahresschmutzwassermenge für Abwasserabgabe)  Fremdwasserermittlung

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 5 Technische Regeln/Anforderungen DIN Durchflussmessung von Abwasser in offenen Gerinnen und Freispiegelleitungen  Teil 1: Allgemeine Angaben Messverfahren Genauigkeitsanforderungen  Teil 2: Venturi-Kanäle Entwurfskriterien Abflussformel Genauigkeitsanforderungen Kontrollmaßnahmen -Bei Kontrollmaßnahmen ist der Durchfluss mit Hilfe eines unabhängigen Messverfahrens zu ermitteln

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 6 Messgenauigkeitsanforderung nach DIN – Teil 2 (Venturi): Fehlergrenzen

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 7 Messgenauigkeitsanforderung nach DIN – Teil 2 (Venturi): Garantie- und Verkehrsfehler- grenzen

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 8 Messgenauigkeitsanforderung nach DIN – Teil 2 (Venturi): Verkehrsfehlergrenzen

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 9 Messgenauigkeitsanforderung am Beispiel einer MID Messung - Garantie- und Verkehrsfehler- grenzen (DIN – Teil 1) Übliche Garantiefehlergrenzen G g : 0,5 % Daraus resultiert z. B. im Falle einer Bauartkalibrierung eine Verkehrsfehlergrenze G v : 2,0 %

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 10 Erfahrungen >> Allgemeine Anmerkungen Messanlage nicht zugänglich bzw. keine Möglichkeit für unabhängige Kontrollmessungen oder Kontrollmessungen nur unter erschwerten Bedingungen möglich  Genauigkeit der Kontrollmessung eingeschränkt  Hinweis auf planerische Maßnahmen Überdimensionierung, insbesondere bei Venturimessungen Falsche Parametrierungen  Neuanlagen

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 11 Mögliche Fehlerursachen >> MID Teilfüllung Lufteintrag  Fehler bis 30% und mehr sind möglich Mindestfließgeschwindigkeit unterschritten  unter 0,5 m/s im Messaufnehmer steigt der Fehler in der Regel exponentiell an Parametrierung fehlerhaft Alterungsbedingte Drift Ablagerungen, Verkrustungen (Wartung!)

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 12 Mögliche Fehlerursachen >> Venturi Überdimensionierung (Messungen im unteren Messbereich mit hoher Verkehrsfehlergrenze) Ungenügende Wartung (Ablagerungen) Falsch eingestellte Füllstandsmessungen Q/h – Kurven falsch berechnet Rückstau Wellenbildung Abhilfemaßnahmen/Optimierungen:  Kalibrierung mittels Kontrollmessung  Ersatz durch Kombisensor

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 13 Mögliche Fehlerursachen >> Messwehr Füllstandsmessungen nicht korrekt justiert Allgemeine Randbedingungen nicht eingehalten  scharfkantiger Überfall  Wasserstrahl voll belüftet  Anforderungen bezüglich Abmessungen Messgerinne (z. B. Verhältnis Wasserstandshöhe h zu Gerinnebreite B soll < 0,3 betragen)

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 14 Allgemeine Anforderungen an Kontrollmessungen Auswahl des anzuwendenden Messverfahrens richtet sich nach der geforderten Genauigkeit und den örtlichen Gegebenheiten  Die Kontrollmessung soll nach Möglichkeit eine bessere oder mindestens gleichwertige Genauigkeit aufweisen DIN macht keine Vorgaben zum Umfang der Kontrollmessung (Dauer)  In der Praxis hat es sich bewährt Messungen über 24 Std. oder besser mehrere Tage zu messen (Ganglinien) Kontrollmessung muss unabhängig sein  Hersteller „Trockenmessung“ (elektronische Überprüfung) nicht ausreichend

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 15 Für Kontrollmessungen geeignete Verfahren (1) In der Praxis haben sich folgende Verfahren etabliert: Referenz – MID (± 1…2%)  Bypass und Einspeisung von Wasser über Referenz- MID  Einsteck- MID  Vorteil: hohe Genauigkeit  Nachteil: aufwendig und aus praktischen Gründen auf kleinere bis mittlere Anlagengrößen begrenzt Doppler-/Korrelationsverfahren (± 2…5%)  Vorteile: Aufwand für Messstelleneinrichtung gering Hohe Messdynamik  Nachteil: hohe Genauigkeit nur bei optimalen hydraulischen Bedingungen zu erzielen

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 16 Für Kontrollmessungen geeignete Verfahren (2) Dreiecksmesswehr (ca. ± 5%)  Vorteil: visuell kontrollierbares Messverfahren  Nachteil: Einbau aufwendig (ggf. stationär vorhalten) Ultraschall (Aufschnallgeräte)  Anwendung bei geschlossenen Rohrleitungen (MID)  Vorteil: einfache Montage  Nachteile: Genauigkeit hängt stark von Randbedingungen ab (Vor- und Nachlauflängen) Einflüsse durch Ablagerungen, Lufteintrag werden nicht erkannt

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 17 Beispiel Überprüfung Venturi mit Kombisensor Musterkläranlage  Anschluss Einwohnerzahl:  Tagesmenge bei Trockenwetter: m³  Durchfluss bei Trockenwetter l/s Venturi im Ablauf der Kläranlage;  Messbereich: 600 l/s  Art Füllstandsmessung: Echolot

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 18 Beispiel Überprüfung Venturi mit Kombisensor

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 19 Beispiel Überprüfung Venturi mit Kombisensor

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 20 Beispiel Überprüfung eines überdimensionierten Venturi mit Kombisensor Musterkläranlage  Durchfluss bei Trockenwetter: <150 l/s (=<0,3 Q max )  Durchfluss in der Nacht (Fremdwasser): <50 l/s (=<0,1 Q max ) Venturi im Ablauf der Kläranlage;  Einzelkalibrierung und nach Aufmass korrigiert  Messbereich: 500 l/s  Art Füllstandsmessung: Echolot

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 21 Beispiel Überprüfung eines überdimensionierten Venturi mit Kombisensor

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 22 Beispiel Überprüfung eines überdimensionierten Venturi mit Kombisensor MessbereichDurchfluss Kontrollmess ung in l/s Durchfluss Stationär in l/s AbweichungToleranz gemäß DIN < 0,1 Q max 13,814,3+4,3 %-- 21,823,1+6,0 %-- 42,647,6+11,8 %-- 0,1…0,3 Q max 59,562,0+4,2 %15 % 82,884,42,0 %15 % ,2 %15 % ,2 %15 % 0,3…1,0 Q max ,0 %9 % ,9 %9 % ,4 %9 %

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 23 Beispiel Überprüfung Messwehr Musterkläranlage  Anschluss Einwohnerzahl:  Tagesmenge bei Trockenwetter: 150 m³ Messwehr im Ablauf der Kläranlage;  Messbereich: 0…25 l/s  Art Füllstandsmessung: Echolot Vergleichsmessungen durch unabhängige Füllstandsmessung und Berechnung der Q/h- Kurve  Festgestellte Abweichungen: < 5%

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 24 Beispiel Überprüfung Messwehr mittels Drucksonde (Füllstandsmessung) Q = 1,34 x h 2,48

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 25 Beispiel Überprüfung MID mittels Kombisensor Musterkläranlage  Anschluss Einwohnerzahl:  Tagesmenge bei Trockenwetter: ca m³ Messwehr im Ablauf der Kläranlage;  Messbereich: 0…250 l/s  MID – DN 400 Vergleichsmessung mit Kombi-Sensor (Korrelationsverfahren)  Festgestellte Abweichungen: ca. 3%

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 26 Beispiel Überprüfung MID mittels Kombisensor

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 27 Kontrollmessungen durch >> Kläranlagenbetreiber (1 x jährlich) Sichtkontrolle auf Beschädigungen Messwehre stationär vorhalten (Einsteckwehr) „Trockene“ Messungen bei Venturi, wenn Q/h- Kurve bekannt und durch unabhängige Kontrollmessung schon überprüft worden ist Kontrolle des Nullpunktes (Trockenlegung) Volumetrische Kontrollmessung  Becken befüllen  Eimermessung bei kleineren Durchflüssen Plausibilitätskontrollen  Frischwasserverbrauch der Gemeinde  Fremdwasserabschätzung

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 28 Durchflussmessung >> Schlussbemerkung Gravierende Messfehler sind eher die Ausnahme Tolerierbare Abweichungen in der Praxis zwischen <5% und 10 % Sinnvoll wären deshalb einheitliche Anforderungen für alle angewandten Durchflussmessungen wie sie auch in anderen Bundesländern zugrunde gelegt werden Mit dem Vollzug der Eigenüberwachungsverordnung sind deutliche Tendenzen in Richtung Verbesserung der Genauigkeit von Durchflussmessungen in den letzten 10 Jahren zu konstatieren.

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 29 Durchflussmessung >> Ende Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !

Dipl.-Ing-(FH) Alfons Semmelmann Folie 30 Literatur Eigenüberwachungsverordnung (EÜV) vom DIN Durchflussmessung von Abwasser in offenen Gerinnen und Freispiegelleitungen LfW- Merkblatt 4.7/3Anforderungen an die Durchflussmessung von Abwasser, Schlamm und Faulgas bei Abwasseranlagen ATV Schriftenreihe Durchflussmessung auf Kläranlagen