Online-Messtechnik in der Abwasserbehandlung Wie Sie dank Online-Messtechnik Kläranlagen optimal regeln

Lesen Sie, wie ein Kläranlagen-Betreiber dank moderner Online-Messtechnik Belüftung und Schlammalter optimieren und so die Stickstofffracht bei gleichzeitiger Senkung der Belüftungskosten reduzieren konnte.

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Wichtigster Treiber für die im September 2014 durchgeführte Modernisierung der Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik (EMSR) der Kläranlage Medebach/Oberschledorn war die Prozesssicherheit unter wechselnder Belastung. Der Schlammabzug erfolgte bislang über eine einfache Messung der Feststoffkonzentration mithilfe derer die nächtliche Laufzeit der Schlammabzugspumpe reguliert wurde. Durch diesen Ansatz wurde in der warmen Jahreszeit oft mit einem zu hohen Schlammalter operiert.

Zudem muss die Anlage teilweise mit einem hohen Anteil an Fremdwasser (Regen- und Drainagewasser) operieren. Die alte Redox-basierte Steuerung der Belüftung war unter solchen Schwachlast-Bedingungen überfordert, was zu einer Überbelüftung mit dem damit einhergehenden erhöhten Energieverbrauch führte. Auch auf hohe Frachten konnte nicht optimal reagiert werden, sodass die Ablaufwerte nicht stabil waren.

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Im Rahmen der Modernisierung bestand der Wunsch nach einer gesamtheitlichen Optimierungslösung, die sowohl die Belüftung, als auch die Regelung des Schlammalters umfassen sollte, mit dem Ziel, die Prozesssicherheit der Anlage zu erhöhen.

Als Lösungsansatz wurde eine einfach zu integrierende, auf der Messung von Ammonium, Nitrat und Feststoffen basierende Echtzeitregelung mit Diagnosesystem und Möglichkeit zur Fernüberwachung installiert, um sowohl die Belüftung, als auch das Schlammalter zu optimieren.

Belüftung

Um alle notwendigen Parameter (NH₄⁺, NO₃^-, O₂) für den Belüftungsregler (RTC-N/DN) zu erfassen, mussten zunächst die entsprechenden Sensoren installiert werden. Dazu wurden in beiden Belüftungsbecken jeweils ein Kombi-Sensor zur gleichzeitigen Erfassung der Ammonium- und der Nitratkonzentration (AN-ISE sc) installiert und mit dem zentral in der Leitwarte installierten Messumformer (SC1000) verbunden. Die Signale der beiden existierenden Sauerstoff-Sensoren wurden über eine bidirektionale Profibus-Verbindung in das System eingebunden.

Mit der Installation von Sensoren für die kontinuierliche Messung von Sauerstoff und den Stickstoffparametern Ammonium und Nitrat (AN-ISE sc) in beiden Belebungsbecken wurden die messtechnischen Voraussetzungen für die Regelung geschaffen. Die eigentliche Optimierung erfolgte durch die Einbindung des RTC-N/DN-Moduls zur Regelung des Stickstoffabbaus. Das Modul legt die Zeiten für die Belüftung in Abhängigkeit von der aktuellen Belastung durch Ammonium fest. Die Regelung bewertet absolute Messwerte sowie die Anstiegs- bzw. Abfallgeschwindigkeit der Konzentrationen. Durch eine Rückfallebene mit historischen Messwerten ist ein sicherer Betrieb selbst bei Ausfall aller Messungen gewährleistet.

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