Feststoffgehalt im Klärschlamm zuverlässig überwachen

Klare Sicht im trüben Medium

Autorin: Carolin Salathé, Produktmanagerin Durchflussmesstechnik bei Endress+Hauser Deutschland

In der Schlammbehandlung kommunaler Kläranlagen entscheidet der richtige Feststoffgehalt über die Effizienz der Entwässerung. Doch optische Messverfahren stoßen in der Praxis häufig an ihre Grenzen. In der Kläranlage Bad Vilbel sorgt eine neue Inline-Messung mittels Mikrowellentransmission nun für zuverlässige Echtzeitdaten – bei deutlich geringerem Wartungsaufwand.

Die Komplexität beim Betrieb kommunaler Kläranlagen steigt: Neben der zuverlässigen Abwasserreinigung rücken Energieeffizienz, strengere Umweltanforderungen und eine stabile Prozessführung bei schwankenden Zulaufbedingungen stärker in den Fokus. Für Betreiber wird es daher immer wichtiger, zentrale Prozessparameter kontinuierlich und zuverlässig zu überwachen, um schnell auf Veränderungen reagieren zu können. Besonders in der Schlammbehandlung lohnt sich ein genauer Blick, denn sie zählt zu den kostenintensivsten Bereichen der Abwasserreinigung.

Einer der wesentlichen Parameter ist der Feststoffgehalt des Schlamms. Er bestimmt maßgeblich, wie effizient die Entwässerung arbeitet und ob nachfolgende Prozessschritte stabil laufen. Gleichzeitig schwankt die Schlammqualität in vielen Anlagen erheblich, etwa durch veränderte Zulaufbedingungen oder saisonale Effekte. Eine zuverlässige und kontinuierliche Messung des Trockensubstanzgehalts (TS) wird damit zur wichtigen Grundlage für eine stabile Prozessführung.

Auch die Kläranlage im hessischen Bad Vilbel stand vor der Herausforderung, den Feststoffgehalt in der Schlammbehandlung zuverlässig zu überwachen. Heute liefert eine Inline-Messung kontinuierliche Daten. „Das erleichtert unseren Betriebsalltag spürbar“, sagt Betriebsleiter Hans von Dungen.

Wenn optische Messungen an ihre Grenzen stoßen

Die Kläranlage Bad Vilbel ist die größte Anlage im Wetteraukreis und für rund 89.000 Einwohnerwerte ausgelegt. Sie reinigt täglich mehrere Tausend Kubikmeter Abwasser aus der Stadt Bad Vilbel und der umliegenden Region, bevor dieses in die Nidda eingeleitet wird. Ein wichtiger Teil des Anlagenbetriebs ist die Schlammbehandlung, in der der anfallende Klärschlamm weiterverarbeitet und für die Entwässerung vorbereitet wird. Bislang kamen zwei optische Messsysteme zur Bestimmung des Feststoffgehalts zum Einsatz. In der Praxis erwiesen sich diese jedoch als wartungsintensiv und anfällig gegenüber Verschmutzungen.

Immer wieder wurden Abweichungen zum vorgegebenen Grenzwert von vier Prozent Trockensubstanz angezeigt. Das Betriebspersonal musste in der Folge regelmäßig in den Prozess eingreifen. Der Zeitaufwand für Kontrolle, Reinigung und Kalibrierung der Sensoren erhöhte sich dadurch. Besonders kritisch war, dass verschmutzte Sensoren teilweise falsche Werte lieferten. In einzelnen Fällen wurde ein tatsächlich unterschrittener TS-Wert nicht erkannt, da Ablagerungen die Messung verfälschten.

Hinzu kam, dass sich die Schlammqualität im Betrieb ständig verändert. Farbe, Partikelgröße oder Zusammensetzung beeinflussen optische Messverfahren stark und erfordern häufige Wartung. Das Betriebspersonal benötigt so auch ein hohes Maß an Erfahrung und Prozesskenntnis, um die Messungen zuverlässig bewerten zu können.

Von der optischen Messung zur robusten Inline-Überwachung

Um die Prozesssicherheit zu erhöhen und gleichzeitig den Wartungsaufwand zu reduzieren, entschied sich die Kläranlage Bad Vilbel gemeinsam mit Endress+Hauser für den Einsatz einer neuen Messtechnologie. Im Zuge der Modernisierung wurden zwei Messsysteme des Typs Proline Teqwave MW 300 installiert, die den Feststoffgehalt im Klärschlamm mittels Mikrowellentransmission bestimmen.

Dabei werden elektromagnetische Wellen durch das Medium geleitet. Aus der Veränderung dieser Signale lässt sich der Feststoffanteil im Schlamm präzise bestimmen. Da das Verfahren nicht auf optischen Eigenschaften basiert, reagiert es deutlich weniger empfindlich auf Veränderungen der Schlammqualität – etwa bei unterschiedlichen Partikelgrößen, Färbungen oder Ablagerungen.

Die kontinuierliche Inline-Messung liefert dem Betriebspersonal jederzeit aktuelle Prozessdaten. Veränderungen im Feststoffgehalt werden sofort sichtbar, sodass man gezielt und schnell in den Prozess eingreifen kann. Gleichzeitig reduziert sich der Bedarf an zusätzlichen Laboranalysen, da wichtige Informationen direkt aus dem Prozess sicher und dauerhaft zuverlässig zur Verfügung stehen.

Weniger Wartung, mehr Betriebssicherheit

Neben der Messmethode trägt auch die Konstruktion des Systems zu einem stabileren Anlagenbetrieb bei. Ein poliertes Messrohr verringert die Bildung von Ablagerungen und verlängert die Reinigungsintervalle deutlich. Zudem kann ein Abgleich der Messung im laufenden Betrieb erfolgen, ohne den Sensor auszubauen.

Darüber hinaus erfasst das System neben dem Feststoffgehalt auch weitere Prozessgrößen wie Temperatur und Leitfähigkeit. Über das Einlesen des Durchflusssignals kann die Feststofffracht bestimmt werden. Diese multivariable Messung liefert zusätzliche Einblicke in den Prozess und reduziert gleichzeitig die Anzahl benötigter Messstellen. Endress+Hauser unterstützte die Kläranlage Bad Vilbel nicht nur bei der Instrumentierung, sondern auch bei der Inbetriebnahme und der Integration der Geräte in den bestehenden Anlagenbetrieb.

„Mit der neuen Messung haben wir den Feststoffgehalt jederzeit zuverlässig im Blick. Gleichzeitig ist der Wartungsaufwand deutlich gesunken“, sagt Betriebsleiter Hans von Dungen.

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