Gasüberwachung in der Wasser-/Abwasseraufbereitung

Gasdetektionssensoren mit Netzwerkkommunikation für den Abwassersektor

Reines Wasser ist das erfrischendste Lebenselixier – essenziell für unsere Gesundheit und unser Wohlbefinden. Andererseits kann die Abwasseraufbereitung mit vielen Gefahren verbunden sein.

Eine integrierte Kläranlage ist Explosions- und Giftgasgefahren ausgesetzt. Methan wird durch anaerobe Mikroben in der Kanalisation und in den ersten Stufen der Abwasseraufbereitung produziert. Das giftige Gas Schwefelwasserstoff (H₂S) wird auch durch Bakterienaktivität im verunreinigten Wasser gebildet. In weiteren Stufen des Prozesses können die reine Sauerstoffzugabe und das Vorhandensein von Ozon ebenfalls Sicherheitsrisiken darstellen, falls Technologien zum Einsatz kommen die diese Gase nutzen. Einige Kläranlagen nutzen Kohlenstoffdioxid zum Einstellen des pH Wertes. Eine Anreicherung der Luft mit diesen Gasen kann giftig sein und möglicherweise zu Sauerstoffmangelerscheinungen führen.

Bei der Trinkwasseraufbereitung werden gewöhnlicherweise technische Gase wie Ammoniak, Chlor und Schwefeldioxid eingesetzt. Jedes einzelne dieser Gase ist giftig und die Leckagedetektion in Speicher- und Anlagentechnik ist notwendig, um jeden Gasaustritt erkennen zu können.

Um die Sicherheit des Personals zu gewährleisten, können tragbare Gasdetektoren als Teil der persönlichen Schutzausrüstung genutzt werden. Es gibt Vorteile die tragbaren Detektoren mit fest installierten Systemen zu kombinieren. Fest installierte Systeme helfen ein entsprechendes Maß an Prozessautomatisierung zu erreichen, um Betriebskosten zu reduzieren und Risiken durch minimale Bedienereingaben zu minimieren.

Mit solch einer großen Bandbreite an zu detektierenden Gasen ist ein integriertes Gaserkennungsnetzwerk ideal für Kläranlagen. „Für neu zu bauende Kläranlagen kann ein fest installiertes Gaserkennungs- und Alarmnetzwerk in der Bauphase geplant werden“ sagt François Ampe - Product Line Manager EMEA bei Teledyne Gas and Flame Detection. „Andererseits, wenn eine existierende Anlage ihr Gaserkennungsnetzwerk auf den neuesten Stand bringen möchte, um modernen Sicherheitsstandards zu genügen, kann ein Funknetzwerk in der Nachrüstung kostengünstiger sein. Es vermeidet dabei Kosten, Risiken und Änderungen im Prozessablauf durch die Installation neuer Leitungen.“

Als Beispiel eines Funknetzwerk kompatiblen Gasdetektion Management Systems kann Teledyne’s Gaswarnzentrale X40 Integrated Alarm & Control System genannt werden. Es ist darauf ausgelegt mehrere Gasdetektoren als Modbus™ Master zu überwachen. Es ist vor Ort programmierbar und bietet intuitive, integrierte Intelligenz. Das Kontrollsystem stellt Echtzeitinformationen sowie die aktuellen Sensorstatus auf einem LCD Bildschirm mit Hintergrundbeleuchtung zur Verfügung. Im Normalbetrieb wird der Alarmstatus, die Gasart und die dazugehörige Konzentration für bis zu acht Gasdetektionssensoren nacheinander angezeigt.

Vorausschauend Planen

Kläranlagen werden meist unbemannt an abgelegenen Standorten betrieben wodurch sich Wartungsarbeiten verteuern. Eine sorgfältige Produktauswahl kann die Lebenszykluskosten des Gasdetektionssystems reduzieren.

François Ampe erklärt, dass „die Luft in einer Kläranlage häufig Spuren von H₂S enthält. H₂S stellt nicht nur eine Gefahr für die Betreiber und eine Geruchsbelästigung für Anwohner dar, sondern verhält sich auch korrosiv zu Metallen wie Stahl, Kupfer und Messing. Die Verwendung von Edelstahl Gasdetektionssensoren wird daher empfohlen, um die Langlebigkeit des Systems sowie niedrige Wartungskosten sicherzustellen.“ Gehäuse für Gasdetektionssensoren aus Edelstahl sind zwar am Anfang etwas teurer als alternative Werkstoffe, aber durch die längere Lebensdauer zahlt sich die Investition nach kurzer Zeit durch einen geringeren Wartungsaufwand wieder aus.

Den richtigen Sensor auswählen

Die Bandbreite an Gasen, die in einer Kläranlage detektiert werden müssen, machen es notwendig, dass verschiedene Technologien in Gasdetektionssensoren zum Einsatz kommen. Elektrochemische Sensoren überwachen den Sauerstoffgehalt. Sie sind auch geeignet, um geringe Konzentrationen von giftigen Gasen wie H₂S und Chlor zu detektieren.

Halb-Leiter basierte Sensoren werden dort eingesetzt wo höhere Konzentrationen von H₂S vorliegen oder in Bereichen mit erhöhter Umgebungstemperatur – unter diesen rauen Bedingungen weisen diese eine längere Lebensdauer auf. Wohingegen Sensoren mit Katalysator zur Erkennung von explosiven Gasen wie Methan eingesetzt werden, welches im Abwasserkanal oder im Faulturm unter anaeroben Bedingungen entsteht. Alternativ können auch Infrarotsensoren zur Erkennung von sowohl explosiven Gasen wie Methan als auch Kohlenstoffdioxid zum Einsatz kommen.

Infrarotsensoren (IR) werden für korrosive Bedingungen empfohlen oder in Bereichen mit hohen H₂S Konzentrationen, da Standardsensoren mit Katalysator dem Risiko einer Sättigung unterliegen, wenn sie kontinuierlich einer Konzentration von mehr als 3ppm H₂S ausgesetzt sind. Dazu ergänzt François Ampe, dass „unsere IR Sensorzellen unempfindlich gegenüber einer H₂S Vergiftung sind. Dadurch sind sie haltbarer und werden mit einer 5 Jahres Garantie ausgeliefert. Die Wartung reduziert sich auf einen jährlichen Funktionstest. Hinzu kommt, dass die IR Sensoren mit 150 mA eine geringere Stromaufnahme haben als Sensoren mit Katalysator, welche eine Stromstärke von 250 mA aufweisen. Wird an abgelegenen Standorten eine Solaranlage zur Stromversorgung der Gasdetektionssensoren eingesetzt, ist die geringe Stromstärke attraktiv. Diese Art der Beratung zur Produktauswahl hilft unseren Kunden das Gaserkennungssystem, welches ihre Bedürfnisse am besten abdeckt, auszuwählen.“

Author:   Stephen B. Harrison, sbh4 GmbH, www.sbh4.de, [email protected]