Versorger aus Florida optimiert mittels Durchflussüberwachung sein Abwassersystem und überwacht Zufluss und Infiltration

Das Abwassersystem des Versorgers beliefert über ein Netz von fast 1.450 Kilometern Fallrohren und gut 480 Kilometern Druckrohren rund 90.000 Kunden. Etwa 35.000 Wartungsschächte und 400 Hebewerke werden ebenfalls von der ECUA verwaltet. Ein Großteil der Infrastruktur der Stadt entstand Ende des 19. Jahrhunderts, und einige der ursprünglichen Steinzeugrohre sind noch heute in Gebrauch.

In den letzten Jahren führten hohe Niederschlagsmengen und die alternde Infrastruktur in der Region zu Problemen mit Zufluss und Infiltration sowie zu kostspieligen Rückstaus und Überläufen aus der Kanalisation, die vom Personal des Versorgers bewältigt werden mussten.

„Den Regenwasserzufluss zu verfolgen, ist für uns sehr wichtig, da wir im Süden zu den drei regenreichsten Städten gehören“, so Mark Evan Robertson, Manager für Abwasserinfrastruktur bei der ECUA. „Da wir einen hohen Grundwasserspiegel haben, ist die Infiltration ziemlich konstant. Bei Regenereignissen kann uns die Überwachung des Zuflusses jedoch helfen, Bereiche im System zu identifizieren, die möglicherweise undicht sind und die wir untersuchen müssen.“

Um die Kartierung und Erstellung von Durchflussberichten für Untersuchung von Zufluss und Infiltration zu unterstützen, hat die ECUA die Überwachung und Steuerung der Hebewerke ausgelagert. Die jährlichen Kosten für die Anmietung der Hardware und die Softwarelizenzen belaufen sich auf etwa 320.000 US-Dollar.

In der Regel werden Pegelsensoren für etwa drei bis vier Monate installiert, um Daten und Trends zu erfassen, und dann an einen anderen kritischen Ort verlegt.

„Als ich zur ECUA kam, zahlten wir für jede Geräteverlegung Servicegebühren, sodass viele der vorhandenen Geräte seit der Installation am selben Ort verblieben waren. Die gesammelten Daten waren deshalb für das Team einfach nicht mehr relevant“, erinnert sich Robertson.

Um die Servicekosten zu senken und durch den bedarfsgerechten Einsatz von Durchflussüberwachung mehr Erkenntnisse zu gewinnen, arbeitete die ECUA gemeinsam mit Badger Meter an einer Lösung für die interne Überwachung des Sammelsystems. Mit Geräten für die Durchflussüberwachung offener Kanäle hofft die ECUA, Regenwasserzuflüsse und kostspielige Überläufe in ihrem System zu verhindern.

Zwei Raven-Eye-Geräte ermitteln die Zufluss- und Infiltrationsraten für zukünftige Sanierungsprojekte.

Details zur ersten Installation

Das SCADA-System der ECUA liefert Daten zum Zustand der Hebewerke, darunter Laufzeitberichte und Alarme bei hohen Wasserständen. Anhand dieser Informationen werden Bereiche im Kanalisationsnetz identifiziert, in denen möglicherweise Undichtigkeiten bestehen. So können Serviceteams gezielt dorthin entsandt werden, um den Bereich zu prüfen.

Die erste Installation des Versorgers umfasste acht Raven-Eye 2 Durchflussmesser mit Ultraschall-Pegelsensoren zur Überwachung des Betriebs, um den Abwasserstand zu überwachen und Überläufe und Leckagen im Netz zu verhindern.

Der Raven-Eye 2 ist ein fortschrittlicher, kontaktloser Radar-Flächen- und Geschwindigkeitsdurchflussmesser, der genaue und zuverlässige Durchflussdaten für die Überwachung und die Erkennung von Zufluss und Infiltration liefert und gleichzeitig den Wartungsaufwand vor Ort reduziert.

„Viele unserer Becken sind sehr klein, daher wäre ein in der Durchflussleitung installierter Druck- oder Flächengeschwindigkeitsmesser für diese Standorte nicht optimal“, erklärte Robertson. „Der Raven-Eye 2 und der RU-35-Datenlogger können selbst kleinste Durchflussmengen erfassen, was für unseren Betrieb hier besser geeignet ist.“

Darüber hinaus sind mehrere RG-32A Regenschreiber an Standorten mit Regenmessbechern installiert. Diese drahtlosen, batteriebetriebenen, einkanaligen Regenschreiber werden genutzt, um die Niederschlagsdaten zusammen mit den Daten der Hebewerke zu bestätigen und so einen besseren Einblick zu erhalten. Die Durchflussüberwachungsdaten werden an die Fernüberwachungssoftware von Badger Meter gesendet, sodass die Bediener Niederschlagsdaten und standortspezifische Angaben in einem einfachen System zusammen anzeigen können.

„Die Daten der Regenmesser werden in Verbindung mit den Daten der Hebewerke verwendet“, erklärte Robertson. „Wenn es einen Unterschied in der Laufzeit zwischen einer Trockenperiode und einem Regenereignis gibt, kann dies darauf hindeuten, dass unsere Serviceteams das genauer prüfen müssen.“

In einigen größeren Hauptleitungen wurden die ECUA Beluga Tauchströmungsmesser installiert. Sowohl die Raven-Eye 2 als auch die Beluga-Geräte werden in Verbindung mit dem RU-35 Datenlogger  eingesetzt und bieten  eine leistungsstarke Lösung für die Überwachung von offenen Kanälen, die Überwachung von CSO- und SSO-Überläufen, die RDII-Analyse, die Überwachung von Zuschlägen und die Abrechnung von eichpflichtigen Messungen.

Pegelmesser sorgen für betriebliche Transparenz. Sie überwachen den Füllstand in der Kanalisation, sodass die ECUA-Mitarbeiter Überläufe und Leckagen im Netz verhindern können.

Das System auf dem Prüfstand

Kürzlich meldeten fünf Hebewerke nach einer Niederschlagsmenge von 10 cm einen hohen Wasserstand. Robertson setzte sofort die Pegelmesser an diesen Standorten ein, um die Wasserstände etwa einen Monat lang zu überwachen.

Normalerweise hätte der Versorger eine Rauchprüfung durchgeführt, um Leckagen zu finden und zu reparieren, aber dank der Positionierung der Geräte zur Isolierung mehrerer Hauptleitungen brauchte die ECUA nur einen Abschnitt von etwa 60 Metern zu testen statt mehrere Kilometer Rohrleitung.

„Das gesamte Becken einer Rauchprüfung zu unterziehen, ist einfach nicht kosteneffizient, da wir einen Haufen Mitarbeiter benötigen, die sich dann vor Ort abmühen, Leckagen zu identifizieren“, erklärt Robertson. „Diese Geräte sind für uns so wertvoll, wie ein zusätzlicher Mitarbeiter, der für uns wertvolle Daten sammelt, auf die wir dann schnell und präzise reagieren können.”

In einem Bereich konnte der Versorger 6 bis 8 seitliche Brüche identifizieren, durch die Wasser über einen Regenwasserkanal direkt in die Kanalisation gelangte, ohne dass der Versorger Zeit und Ressourcen für eine Rauchprüfung im gesamten Becken aufwenden musste.

Erstellung eines Aktionsplans für das Sammelsystem

Im Rahmen der bindenden Vereinbarung (Consent Decree) mit dem County entwickeln die Mitarbeiter des Versorgers derzeit einen Aktionsplan für das Sammelsystem, um die Anforderungen an die Durchflussüberwachung zu erfüllen.

„Die in der Vereinbarung definierten Anforderungen umfassen auch die Rohrinspektion, und diese Geräte helfen uns dabei, diese Anforderung zu erfüllen“, so Robertson. „Dabei können wir das System kontinuierlich um weitere Geräte ergänzen, bis wir eine vollständige Überwachung aller Bereiche gewährleisten.“

Mithilfe von Trendberichten können Benutzer erkennen, wenn Ergebnisse außerhalb der typischen Werte liegen, und so zunächst gezielt die höchsten Änderungsraten untersuchen. Die Daten helfen dem Betreiber und den Serviceteams, ihre Bemühungen zu konzentrieren, und verkürzen die Reaktionszeit bei akuten Zufluss- und Infiltrationsereignissen.

„Statt mit dem Füllstand zu arbeiten, wäre das ultimative Ziel, alle Zuflussprobleme zu beheben, den Durchfluss zu überwachen und dann zu sehen, ob ein neues Zuflussproblem auftritt“, so Robertson abschließend.

Nächste Schritte

Mittlerweile arbeitet Robertson daran, Regenzuflussdaten für ein Viertel zu erfassen, das zuvor für ein Kanalsanierungsprojekt ausgewählt wurde. Er plant, diese vor der Sanierung erfassten Daten nach Abschluss der Arbeiten mit den aktuellen Daten abzugleichen, um die Effizienz des Systems zu bestätigen.

Mit den Durchflussüberwachungslösungen für offene Kanäle von Badger Meter ist die ECUA auf dem besten Weg, Vorfälle mit Regenwasserzufluss zu eliminieren und zu verhindern, dass Überläufe aus der Abwasserkanalisation ihr Netz beeinträchtigen.