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Radar-Füllstandmesstechnik in der Wasseraufbereitung Trotzt Wind und Wetter – warum Kläranlagenbetreiber auf Radar setzen

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Egal, wie’s Wetter wird: Sonne, Schnee, Wind, aber auch Starkregen und Dürreperioden fordern Messgeräten in Abwasseranlagen, die störungsfrei arbeiten müssen, einiges ab. Ein klarer Fall für Radar-Füllstandsensoren – und der Grund, warum ein belgischer Kläranlagenbetreiber Ultraschall- durch Radarmesstechnik ersetzt.

Egal, wie’s Wetter wird: Für die kompakten Füllstandsensoren von Vega mit 80 GHz-Radartechnologie scheint in Sachen Zuverlässigkeit quasi immer die Sonne.
Egal, wie’s Wetter wird: Für die kompakten Füllstandsensoren von Vega mit 80 GHz-Radartechnologie scheint in Sachen Zuverlässigkeit quasi immer die Sonne.
(Bild: adzicnatasa - stock.adobe.com, VEGA )

In Wasseraufbereitungsanlagen zählen mehr denn je Zuverlässigkeit und Genauigkeit. Aquafin weiß davon ein Lied zu singen. Das belgische Unternehmen ist verantwortlich für die Entwicklung und Verwaltung der Abwasserinfrastruktur in zahlreichen flämischen Gemeinden. Dazu gehören 300 Kläranlagen, 1.947 Pumpstationen, Speicherklär- und Absetzbecken sowie Rohrleitungen. Oder anders ausgedrückt: Täglich behandelt Aquafin bis zu zwei Milliarden Liter Abwasser.

Dabei ist man immer wieder auf der Suche nach neuen Ideen und Ansätzen, etwa wie Mikroverunreinigungen im Aufbereitungsprozess entfernt werden können, oder beim Einsatz von gewaschenen Muscheln und Mineralien bei der Aufbereitung von Regenwasser.

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Die Betreiber von Kläranlagen stehen vor vielfältigen Herausforderungen. Nur ein Aspekt: schon heute macht sich der Klimawandel bemerkbar, was zu langen Dürreperioden und zu extremen Niederschlägen führt, die wiederum lokale Überschwemmungen verursachen. Beide Wetterphänomene beeinflussen die Aufbereitung von Abwasser – zuverlässige Füllstandmessungen werden daher immer wichtiger.

Regelung des Überlaufventils

Bis vor wenigen Jahren kamen in Kläranlagen meist ­Ultraschallsensoren zum Einsatz, da diese in der Anschaffung günstiger waren. Im Betrieb werden Ultraschallsensoren jedoch häufig durch Wind, Regen, Schaum oder gar Spinnennetze beeinflusst, so dass Messunsicherheiten an der Tagesordnung sind. Radarmessungen lassen sich dagegen nicht von wechselnden Wetterbedingungen und schon gar nicht von Spinnen beeindrucken. Für viele Betreiber von Kläranlagen gehört die Ära der Ultraschallmesstechnik daher der Vergangenheit an.

Eine Füllstandmessung muss jederzeit zuverlässig und unter verschiedenen Prozessbedingungen genau messen.

Fabien Cornant, Aquafin

„Eine Füllstandmessung muss jederzeit zuverlässig und unter verschiedenen Prozessbedingungen genau messen“, beschreibt Fabien Cornant von der Wartungsabteilung von Aquafin seine Anforderungen an die Messtechnik. Denn jede Messtelle, die ohne Probleme läuft, hilft im Alltag. „In der Vergangenheit kaufte man eine Ultraschallmessung mit den notwendigen Einschränkungen, weil sie einfach billiger war. Aber dieses Argument gilt heute dank Vega nicht mehr.“

Ein Blick in die von Aquafin betreute Kläranlage in Zomergem beweist die Vielseitigkeit der Radartechnik. Dort wurde vor einigen Jahren ein Überlaufbecken mit Radarsensoren ausgestattet. Zum Einsatz kam der Vegapuls C 21, der mit der 80 GHz-Technologie arbeitet. „Mit diesen Radarmessungen können wir die Regelung dieses Überlaufbeckens besser überwachen“, erklärt Cornant. „Abhängig von der gemessenen Höhe des Wassers wird die Drosseleinrichtung gesteuert. Auf diese Weise können wir jederzeit sicherstellen, dass das Wasser kontrolliert zum Klärbecken fließt. Die Radarmessung wird an den Messumformer Vegamet angeschlossen, an dem wir ganz unterschiedliche Werte ablesen. Die Pumpen werden ebenfalls über den Sensor gesteuert; hier wird der Wert des Füllstands an die SPS weitergegeben, die wiederum die Durchflussmenge regelt.“

Vielseitige Radarmessung

Zufrieden äußert sich Cornant auch in Bezug auf den breiten Einsatzbereich des Vegapuls: „Wir setzen die Sensoren an verschiedenen Punkten ein, z. B. für die Messung des Füllstands im Schneckenpumpwerk und des Füllstands vor dem Feinrechen. Aber auch in den Lager- und Schlammpufferbehältern misst ein Vegapuls C 21.“ Zudem wird die Radartechnik in Zomergem zur kontinuierlichen Füllstandüberwachung eingesetzt, etwa im Nachklärbecken. Hier wird über den Vegapuls 31 eine Drossel angesteuert, um mehr oder weniger Wasser zuzuführen.

Im Eisenchlorid-Tank war ebenfalls ein unzuverlässiger Ultraschallsensor installiert, der nun durch den Vegapuls C 21 ersetzt wurde. Hier machten dem Ultraschallsensor vor allem die wechselnden Temperaturen zu schaffen. „Insbesondere im Sommer liegen die Temperaturen im Tank schon einmal über 40 °C. Aber auch in den kalten Monaten kam es aufgrund der Kondensation zu Messungenauigkeiten bei der Ultraschallmessung“, erinnert sich Cornant.

Und auch die Schwimmer-Messgeräte in der Anlage wurden mittlerweile durch Radarsensoren bei Aquafin ersetzt. „Die Schwimmer werden oft durch die an ihnen haftende Verschmutzung beeinflusst oder in der zuverlässigen Funktion beeinträchtigt“, so die Erfahrung von Cornant. „Oft musste ein Techniker vor Ort fahren, um den Schwimmer wieder frei zu bekommen, was zusätzliche Wartungskosten bedeutet. Die Vega-Radarmessung löst dieses Problem.“

Kontrolle über interne Abläufe

Inzwischen installierte Vega bereits mehr als 100 Radarsensoren in verschiedenen Anwendungen bei Aquafin. „In vielen Fällen hat die Radarmessung den internen Betrieb der Kläranlage erheblich verbessert“, sagt Kris Voet, Außendienstmitarbeiter bei Vega in Belgien. „Je mehr Kontrolle man über einen Prozess hat, desto besser ist die Qualität des gereinigten Abwassers.“ Da Radarsensoren nicht von Temperaturschwankungen, Nebel, Wind oder Regen beeinträchtigt werden, gibt dies ein sicheres Gefühl. Dank der 80 GHz-Technologie kann das Radarsignal der berührungslosen Vega-Radarmessung sehr genau auf das zu messende Medium ausgerichtet werden. „Der Sensor sendet über das Antennensystem Radarsignale in Richtung des Mediums aus“, so Kris Voet. „Die Mediumoberfläche reflektiert die Signalwellen, die dann vom Antennensystem wieder aufgefangen werden. Aus der Dauer der Radarsignale und der eingegebenen Tankhöhe errechnet das Gerät den Füllstand.“

Je mehr Kontrolle man über einen Prozess hat, desto besser ist die Qualität des gereinigten Abwassers.

Kris Voet, Vega

Der schmale Sendestrahl sorgt für eine sehr gute Fokussierung, die Betriebssicherheit und Messgenauigkeit garantiert. „Selbst bei Hindernissen wie Rohren oder Pumpen, in engen Schächten oder bei Ablagerungen an den Wänden gibt es keine Störsignale. Anders als bei Ultraschallsensoren ist daher die Unterdrückung von Störsignalen nur noch selten erforderlich“, beschreibt Voet den Vorteil der Radartechnik.

Füllstände müssen nicht nur gemessen, sondern auch an die Betreiber übermittelt werden. Auch hier gilt das Prinzip der Einfachheit: Die Vegamet-Steuergeräte speisen die angeschlossenen 4…20 mA-Sensoren, verarbeiten die Messwerte und zeigen diese an – ganz ohne aufwändige Programmierungen. Ein großes Display zur Datenvisualisierung ist in dem für raue Feldbedingungen konzipierten Gehäuse integriert. Pumpensteuerungen, Durchflussmessungen an offenen Gerinnen und Wehren, Summenzähler, Differenz-, Summen- und Mittelwertberechnungen sind damit auf einen Blick erkennbar – auch eine Überfüllsicherung nach WHG ist ohne Aufwand möglich.

Begeistert sind die Abwasserspezialisten im Übrigen von der Möglichkeit, die Vegapuls-Radarmessung einfach per Bluetooth aus der Ferne in Betrieb zu nehmen. „Das ist sehr bequem, benutzerfreundlich, und überdies ist eine sichere Inbetriebnahme via Smartphone möglich“, so Cornant.

Wie geht es weiter?

Aquafin hat immer noch hier und da Ultraschallsensoren im Einsatz, aber der Spezialist für die Abwasserreinigung ist davon nicht überzeugt. „Wir ersetzen systematisch die Ultraschallsensoren durch Radarmessungen“, so Cornant abschließend. „Die Radarsensoren Vegapuls sind sehr kompakt und einfach zu montieren, in IP68-Ausführung (für die Montage in überflutbaren Bereichen) erhältlich, unempfindlich gegen Temperaturschwankungen und messen auch bei Verschmutzung, Verunreinigung und Kondensation zuverlässig. Die benutzerfreundliche Ferninbetriebnahme spart zudem Zeit und ist völlig wartungsfrei. Was will man mehr?“.

Tipp: Lernen Sie die kompakten Füllstandsensoren mit 80 GHz-Radartechnologie live kennen und lassen Sie sich von den Vega-Experten überzeugen, warum Radar das bessere Ultraschall ist – auf der Ifat in München (30. Mai bis 1. Juni): Halle C1, Stand 239

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