Überwachung der Wasserqualität 40 Meter unter dem Meeresboden

PRAXISBERICHT
PROZESS-MESSTECHNIK
ÜBERWACHUNG DER WASSERQUALITÄT
EUROTUNNEL
Photo © Eurotunnel
Überwachung der Wasserqualität
40 Meter unter dem Meeresboden
Das in der Nähe des Eurotunnels aufgefangene natürliche Grundwasser wird
kontinuierlich überwacht, bevor es zur Küste gepumpt und dort ins Meer geleitet wird. Um zu gewährleisten, dass kein schädigendes Wasser in die Rohrleitungen gelangen kann, wurden von HACH LANGE sechs anwendungsspezifische mehrparametrige ➔ Wasserqualitätsüberwachungssysteme entwickelt.
Alle Überwachungssysteme sind an ein komplexes Datenerfassungs- und
➔ Alarmsystem angeschlossen, mit dem das Wasser beim Auftreten der
entsprechenden Alarmbedingungen in große unterirdische Sammelbehälter
umgeleitet werden kann. Bisher sind noch keine derartigen Ernstfälle vorgekommen. Michael Edwards, leitender Techniker und Projektmanager bei
Eurotunnel zum neuen Überwachungssystem: „Die beiden Hauptvorteile sind
➔ höhere Zuverlässigkeit und ➔ geringerer Wartungsbedarf.“
Autor:
Clive K. Murren
- HACH LANGE Ltd.
- Prozessvertriebs- und Produktleiter
ÜBERWACHUNG_EUROTUNNEL
Über den weltweit längsten
unterseeischen Tunnel
Hintergrund
Der Eurotunnel ist 50 km lang, von denen
39 km unter dem Meer verlaufen. Damit
ist er der längste Unterseetunnel der
Welt. Das Eurotunnel-System besteht
aus drei separaten Tunneln: zwei Bahntunneln für die Züge und einem zentralen
Servicetunnel. Dieser „Zufluchtsort“ dient
zur Wartung und Evakuierung und ist
jeweils im Abstand von 375 Metern mit
den Bahntunneln verbunden. Die Tunnel
verlaufen durchschnittlich 40 Meter unter
dem Meeresboden des Ärmelkanals.
Der Luftdruck im Servicetunnel ist
höher als in den anderen beiden Tunneln
und bleibt daher im Falle eines Unfalls frei
von Rauch und Dämpfen. Über diesen
Tunnel ist der Zugang zu einer ganzen
Reihe von Anlagen möglich, die den
sicheren und effizienten Tunnelbetrieb
gewährleisten. Dazu gehören die Wasserüberwachungssysteme, die Pumpen und
die Rohrleitungen.
Eines der weltweit bedeutendsten Bauvorhaben
Das Ausheben der Tunnel war eines der
weltweit bedeutendsten Bauvorhaben.
In Großbritannien begannen die Arbeiten im Dezember 1987, in Frankreich im
Februar 1988. Im Verlauf dieses Bauprojekts wurde so viel Erde abtransportiert, dass damit 13 Wembley-Stadien
hätten gefüllt werden können.
Das zu den Tunneln nach unten
sickernde Wasser ist eine Mischung
aus Grundwasser und Meerwasser.
Es wird an sechs Entwässerungsstationen gesammelt und kontinuierlich
überwacht. Der Hauptzweck des Überwachungssystems ist der Schutz der
enormen Pumpen (mit einer Leistung
von fast 1000 m3/h) und Rohre vor Korrosionsschäden. Außerdem soll damit
gewährleistet werden, dass ins Meer
geleitetes Wasser keine Umweltschäden verursacht.
Abb. 1: Geologisches Profil des Eurotunnels
Abb. 2: Tunnelquerschnitt mit Bahntunneln links und rechts und Servicetunnel in der Mitte
www.hach-lange.com
Das ursprüngliche Überwachungssystem litt unter verschiedenen Problemen,
die zum größten Teil durch Verstopfungen in den dünnen Rohren für die Wasserzufuhr zu den Sensoren verursacht
wurden. HACH LANGE wurde damit
beauftragt, ein zuverlässigeres, weniger
arbeitsintensives System zu entwickeln.
Überwachung der Wasserqualität
Die Ingenieure von HACH LANGE und
Eurotunnel kamen zu dem Ergebnis,
dass potenzielle Verstopfungsprobleme
am besten durch einen Durchflussbehälter gelöst werden könnten. Durch
die dann mögliche Verwendung von
Rohren mit größerem Durchmesser
wäre die Entfernung von Ablagerungen
auf einfache Weise möglich. Weiterhin
würden durch den Einsatz der neuesten
Sensortechnologien Neukalibrierungen
wesentlich seltener erforderlich sein.
Umweltschutzsystem
Alle sechs Durchflussbehälter sind mit
Sensoren für Leitfähigkeit, Trübung,
gelösten Sauerstoff, pH-Wert, Redox
und Temperatur ausgestattet. Die Daten
werden zu einer SPS übertragen, die
so programmiert ist, dass bei bestimmten vorgegebenen Bedingungen Alarm
ausgelöst wird. Wenn dieser Fall eintritt,
wird das Wasser sofort in einen unterirdischen Sammelbehälter geleitet und
bleibt unter Quarantäne, bis es getestet und als für den Abtransport durch
die Rohrleitungen geeignet befunden
worden ist. Das Überwachungssystem
setzt den Alarm zurück, sobald die
Wasserqualität wieder so gut ist, dass
die Alarmbedingungen nicht mehr erfüllt
sind. Unter Quarantäne gestelltes Wasser kann dann mit Tankwagen abtransportiert werden.
In den ersten Jahren wurde das
Wasser einer Abwasserbehandlungsanlage in der Nähe von Dover zugeführt.
Die Wasserqualität war jedoch durch-
weg gut, so dass die Abwasserbehandlungsanlage außer Betrieb genommen
wurde und das Wasser jetzt direkt ins
Meer geleitet wird. Dafür liegt eine entsprechende Einleitgenehmigung der
Umweltbehörde vor. Selbstverständlich
verhindert das Überwachungssystem
das Ableiten von Wasser, das nicht die
Bedingungen der Genehmigung erfüllt.
„Das neue System ist deutlich
besser“
Kevin Rivers, leitender Überwachungs- und Evaluierungstechniker des
Unternehmens Eurotunnel, war für die
Konfiguration des Überwachungs- und
Steuersystems verantwortlich. Kevin
Rivers vergleicht das System von HACH
LANGE mit dem Vorgängersystem:
„Das neue System ist deutlich besser,
weil es zuverlässiger ist, weniger Wartungsaufwand erfordert und einfacher
zu betreiben ist. Die Sensoren zur Überwachung der Wasserqualität sind an
SC 100-Steuergeräte angeschlossen,
die nach dem Plug-and-Play-Prinzip
funktionieren. Es muss lediglich die
Seriennummer in das Steuergerät eingegeben werden. Die korrekte Überwachung beginnt dann automatisch. Durch
die hohe Zuverlässigkeit des neuen
Systems werden keine Fehlalarme mehr
ausgelöst, ein großer Vorteil. Für das
Betreten der Sammelbehälter durch das
Überwachungs- und Evaluierungsteam
zur Untersuchung der Alarmursachen
gibt es strenge Arbeitsvorschriften.
Zusammen mit dem Zeitaufwand für die
Fahrt zu den Entwässerungsstationen
ergeben sich hohe Kosten bei Fehlalarmen. Wir gehen davon aus, dass das
neue System etwa ein Viertel des früher
notwendigen Wartungsaufwands erfordert. Das spart viel Zeit und Geld.
Ein Grund dafür ist der neue Sensor
für gelösten Sauerstoff, der LDO (Luminescent Dissolved Oxygen, lumineszierender gelöster Sauerstoff). Hier kommt
eine optische Überwachungstechnologie zum Einsatz, die keine Neukalibrierung erfordert. Wir tauschen lediglich
einmal im Jahr die Sensorkappe aus.
Um Sensorverunreinigungen zu verhindern, haben wir ein Druckluftsystem für
die automatische Reinigung der Sensorköpfe installiert.“
Nach der Installation des Überwachungssystems wurden von HACH
LANGE sowohl auf der britischen als
auch auf der französischen Seite des
Tunnels kurze Schulungskurse durchgeführt. Für den Betrieb und die Wartung
ist jetzt das Personal von Eurotunnel
zuständig. HACH LANGE nimmt ledig-
Abb. 4: pH- und Redox-Sensoren mit automatischem Reinigungssystem
Abb. 5: Wasserqualitätsüberwachungsstation
mit digitalen Steuergeräten und Sensorgestell
Abb. 6: Der Servicetunnel
Photo © Eurotunnel
Abb. 3: Der Wartungsbedarf wurde um 75% reduziert.
ÜBERWACHUNG_INSTRUMENTE
Verwendete Prozessgeräte
Abb. 7: Mitglieder des Eurotunnel-Wartungsteams
lich einmal jährlich eine Service- und
Kalibrierungsprüfung vor.
Kommentar von Projektmanager Clive
Murren im Namen von HACH LANGE:
„Diese Anlagen waren ein Erfolg, weil
die vom Eurotunnel-Team angegebenen technischen Voraussetzungen
zeitlich mit der Entwicklung neuer
Überwachungsgeräte zusammentrafen. Dadurch konnte die Geräteausstattung in einem kundenspezifischen
Überwachungssystem eingesetzt werden, das speziell für die Überwindung
der zuvor aufgetretenen Probleme
konstruiert worden war. Die Arbeit an
einer derart ungewöhnlichen Anwendung hat großen Spaß gemacht. Dank
der Plug-and-Play-Technologie in
Kombination mit modernen wartungsarmen Sensoren ist die Entwicklung
und Lieferung von kundenspezifischen
Lösungen allerdings kein allzu großes
Problem.“
Verwendete Prozessgeräte
SC 100Steuergerät
Der Eurotunnel: Ein ganz besonderes Projekt!
und Michael Edwards meint: „Die Tunnelsysteme sind extrem gut konstruiert
worden. Die Wassersickerwerte sind
erheblich niedriger als ursprünglich
angenommen, und die Sammelbehälter
verfügen über enorme Kapazitäten, so
dass das gesamte Entwässerungssystem erheblich unter seiner Kapazität
betrieben wird. Dies ist jedoch eine
zusätzliche Sicherheit, so dass im Notfall mehr als ausreichend Kapazitäten
zur Verfügung stehen. Weiterhin hat das
von uns gemeinsam mit HACH LANGE
entwickelte System dazu beigetragen,
die laufenden Kosten erheblich zu verringern und gleichzeitig die Zuverlässigkeit deutlich zu verbessern. Das ist für
alle Beteiligten sehr erfreulich.“
HACH LANGE Services
Für zwei digitale Sonden bzw. Elektroden. Alle Parameter lassen sich mit wenig
Aufwand konfigurieren. Drei potentialfreie Umschalter, 5 A, 115/230 V AC; 5 A,
30 V DC; programmierbar für Grenzwerte, Status, als Proportionalregler oder für
Alarme.
Durchfluss-Sonde, optische (Lumineszenz-) Messmethode, keine Kalibrierung erforderlich, driftfrei, wartungsfrei, mit PT 100-Temperatursensor
SOLITAX sc Prozesstauch- oder Inline-Sonden mit einem kombinierten Infrarot-AbsorptionsStreulicht-Photometer zur Messung geringster Trübungswerte gemäß DIN ISO EN
27027 sowie hoher Schlammwerte (bis zu 150 g/l), farbunabhängige Methode, Sondengehäuse wahlweise aus SS316 (V4A) oder Kunststoff, automatisches selbstreinigendes Wischersystem.
LDO
Robuste digitale Differential-pH-Sonde oder ORP-Sensor, geschlossene Konstruktion,
kein Kontakt zwischen Referenzsystem und Messflüssigkeit, keine Elektrodenvergiftung und keine Beschädigung durch H2S. Die spezielle Salzbrücke verringert die Reinigungsanforderungen und vermeidet eine Elektrolytverdünnung.
3798-S sc Robuster digitaler, kontaktloser, induktiver Leitfähigkeitssensor, großer Messbereich,
besonders geeignet für stark verschmutzte Medien wie kommunale und industrielle
Abwässer, verschmutztes Oberflächenwasser und Trinkwasser; PEEK-Gehäuse für dauerhafte Beständigkeit, vom Hersteller für sofortigen Einsatz vorkalibriert, sichere und
störfreie Kommunikation zwischen Sonde und Steuergerät.
www.hach-lange.com
Aktuell und sicher mit Downloads,
Informationen und Shop.
Sicherer Betrieb für alle Messgeräte durch flexiblen Service
und Wartungsverträge.
DOC 043.72.30002.Jul07
pHD-S sc
Unterstützung vor Ort durch
technisch versierten Außendienst.