Wie Online-Überwachung die Leistung von Kläranlagen verbessern kann

Als Applikationsingenieur bei Xylems Marke YSI hilft Dr. Rob Smith Abwasserversorgern, ihre Leistung zu optimieren. Smith hat einen Doktor in Umwelttechnik und war früher als Berater bei der Planung und Entwicklung von Abwasseraufbereitungsanlagen tätig. Lesen Sie unser F&A mit Rob Smith, um zu erfahren, wie Abwasserversorger Echtzeitüberwachung nutzen, um den Energieverbrauch zu senken.

F: Welche Aufgabe haben Sie bei YSI und wie helfen Sie Kunden, ihre Abwasserprozesse zu optimieren?

Smith: Ich arbeite derzeit bei YSI als Applikationsingenieur in unserem Team, das vor allem mit öffentlichen Versorgern arbeitet. Hierbei bin ich als technischer Berater tätig und informiere darüber, wie analytische Instrumente in den Betrieb und den Aufbau von Abwasseraufbereitungsanlagen integriert werden können.

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YSI geht bei der Information über Abwasseraufbereitung einen anderen Weg. Wir vermitteln nicht nur Wissen über Sensoren und Überwachungsausrüstung, sondern auch über den Aufbereitungsprozess, damit unsere Kunden bessere Bediener, Manager oder Techniker werden.

F: Wie wichtig ist Energieeffizienz für Aufbereitungsanlagen?

Smith: Sehr wichtig. In den USA verbrauchen Wasser- und Abwasseraufbereitungs­unternehmen ca. 3 % der Elektrizität unseres Landes. Das ist eine Menge. Außerdem darf man nicht vergessen, dass dieser Energieverbrauch sich vor allem auf öffentliche Wasserversorger konzentriert.

Bei Aufbereitungsanlagen wird der größte Teil der Energie meist für die Belüftung des Belebtschlamms verbraucht. Beim Energiebudget einer Anlage werden meist 50–80 % der gesamten Energiekosten für diesen Prozessschritt verwendet. Leider sind diese Systeme häufig sehr ineffektiv, d. h., dass eine Menge Energie vergeudet wird, die eingespart werden könnte.

Durch kontinuierliche Überwachung der Wasserqualität können die Bediener den aktuellen Zustand ihres Prozesses immer genau verfolgen. Sie können ihre Belüfter, Rührwerke oder Diffusoren jederzeit anpassen, um deren Energieverbrauch zu minimieren, ohne dass sich dies negativ auf die Aufbereitung auswirkt. Wenn also beispielsweise der Anteil von gelöstem Sauerstoff über das Level steigt, das für die Belüftung erforderlich ist und die Anlage zu viel Energie verbraucht, können diese Daten direkt in das Steuerungssystem der Belüftung eingespeist werden, das darauf die notwendigen Schritte einleitet, um die Intensität der Belüftung zu reduzieren und somit auch den Energieverbrauch.

F: Welche Technologien von YSI und Xylem werden für die Prozessüberwachung und -steuerung verwendet?

Smith: Die Überwachungs- und Steuerungstechnologien, die eingesetzt werden, sind die IQ SensorNet Plattform von YSI, das OSCAR System von Sanitaire und das Flygt Concertor Abwasserpumpensystem.

YSIs IQ SensorNet ist eine Prozessüberwachungsplattform, die eigens für Wasseraufbereitung entwickelt wurde. Sie besteht aus einem Netzwerk an Sensoren, das kontinuierliche Vor-Ort-Messungen durchführt wie z. B. Trübheitsgrad, gelöster Sauerstoff, Ammonium und Nitrat. Es sammelt sämtliche Daten, die eine Anlage für einen effizienten Betrieb benötigt.

Diese Daten können an das SPS/SCADA System der Anlage bzw. an eine OSCAR Prozessoptimierung weitergeleitet werden, die so programmiert werden können, dass wichtige Abläufe automatisiert, die Energieeffizienz der Aufbereitung verbessert und die Leistung als Ganzes gesteigert wird.

Das Flygt Concertor System ist ein Antrieb, eine Pumpe und ein Rechner in einem. Das Verstopfen von Pumpen, vor allem durch Fließtücher, die in der Toilette entsorgt werden können, ist ein enormes Problem. Die Concertor Technologie löst potentielle Verstopfungen automatisch auf. Außerdem passt sie sich für einen optimalen Betriebspunkt automatisch an den Durchsatz an.

F: Wie sieht die Zukunft der Wasserrückgewinnung aus?

Smith: Ich blicke ziemliche optimistisch in die Zukunft und würde sagen, dass die Frage der Nachhaltigkeit in dieser Industrie in den kommenden Jahren eine Menge bewirken wird. Versorgungsunternehmen entdecken, dass es deutlich effizientere Methoden gibt, um Wasser zu klären als die Verfahren, die wir in den letzten Jahrzehnten genutzt haben.

In Zuge dessen ist es richtig, dass sich „Abwasseraufbereitungsanlagen“ jetzt als „Wasserrückgewinnungsanlagen“ (oder WRRFs – Water Resource Recovery Facilities) bezeichnen, da sie weit mehr tun, als Wasser aufzubereiten. Sie arbeiten nicht nur mit Wasser-, sondern auch mit Energie- und Nährstoffrückgewinnung.

„Treatment intensification“ ist eines der neuen Schlagwörter, das immer häufiger auf Konferenzen auftaucht und im Grunde nichts anderes bedeutet als eine bessere Aufbereitung mit kostengünstigeren Prozessen mit dem obersten Ziel, die Rückgewinnung von Ressourcen zu verbessern. Hierbei geht es darum, Kohlenstoffe in die Schlammfaulung zu verschieben, wo Energie rückgewonnen werden kann und kürzere Prozesse zur Entfernung von Stickstoff zu nutzen, um die Betriebskosten für die Belüftung und die Chemikalien zu senken.

Daher sieht die Zukunft der Wasserrückgewinnung wirklich rosig aus, was zu einem großen Teil daran liegt, dass neue Technologien auftauchen, von denen die meisten stark von Analysewerkzeugen und kontinuierlicher Überwachung abhängig sind. YSI wird bei diesem Wandel eine wichtige Rolle spielen.

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