Verdünnungsmessung mit Uranin zur Überprüfung von Abflussmessgeräten von Abwasserbehandlungsanlagen

Nach der Verordnung des Umweltministeriums Baden-Württemberg über die Eigenkontrolle von Abwasseranlagen (Eigenkontrollverordnung – EKVO) müssen die Messeinrichtungen zur Abwasserdurchflussmessung mindestens alle fünf Jahre z.B. durch einen Sachkundigen überprüft werden. Für diese Überprüfungen kommen in Abhängigkeit von den örtlichen Verhältnissen unterschiedlichste Methoden zum Einsatz. Oftmals ist die Zugänglichkeit so stark eingeschränkt, dass klassische Messmethoden keine Anwendung finden können. Unter solchen Verhältnissen kann die Verdünnungsmethode Abhilfe schaffen.

Bei der Verdünnungsmessung handelt es sich um eine Methode, die üblicherweise zur Abflussmessung in Wildbächen verwendet wird. Ein Markierungsstoff wird dabei mit bekannter Konzentration und Rate der zu untersuchenden Strömung zugegeben. Der gesuchte Abfluss Q lässt sich aus der Injektionsrate q=dm/dt und der gemessenen Konzentration C des Markierungsstoffs nach Durchmischung des Markierungsstoffs mit dem strömenden Wasser errechnen:

Für die Überprüfung eines MIDs, der der kontinuierlichen Abflussmessung einer Kläranlage dient, wurde als Markierungsstoff Uranin verwendet. Das Uranin wurde in einem Schacht zugegeben. Die Konzentrationsmessung erfolgte kontinuierlich am Auslauf zum Vorfluter.

Die Auswertemethode für die Verdünnungsmessung ist oben beispielhaft für eine Messreihe dargestellt.  Für die Berechnung des Abflusses anhand der Uraninmessung wurde eine Konzentration eingesetzt, die sich nach Erreichen eines stationären Strömungs- und Vermischungszustandes einstellte. Dieser Zustand ist als Plateau im Konzentrationsverlauf zu erkennen. Die durchgezogene schwarze Linie zeigt den zeitlichen Verlauf der gemessenen Uraninkonzentrationen am Auslauf zum Vorfluter. Mit kurzen roten Linien sind die verwendeten Auswertebereiche markiert. Die mittlere Konzentration aus einem Auswertebereich wurde für die Berechnung herangezogen. Die grüne Linie kennzeichnet die Uranin-Injektionsrate. Diese wurde variiert. Eine Erhöhung der Injektionsrate führt bei gleich bleibenden Abflussverhältnissen auch zu einer Erhöhung der Konzentration im Auslauf. Die mit der Verdünnungsmethode errechneten Abflüsse (Q_TT) sind als rote Kreise dargestellt; der Abfluss laut MID (Q_MID) mit blauen Ringen.

Die Vergleichsmessungen ergaben keine Hinweise auf eine Fehlfunktion der kontinuierlichen Messeinrichtung (MID). Im Abflussbereich von 100 l/s bis über 500 l/s traten übliche Abweichungen bis zu einer prozentualen Abweichung von ca. +/- 10 % auf. Tendenziell ist erkennbar, dass bei kleiner werdenden Abflüssen die Abweichungen zunehmen. Grundsätzlich könnte bei Bedarf mit Wiederholungsmessungen eine Korrekturfunktion aufgestellt werden.