Das Einsparpotenzial im Belebtschlammverfahren mittels Sauerstoffmessung ist seit vielen Jahren ein Hauptthema auf Kläranlagen. Tatsächlich führen geeignete Sensoren und entsprechende Regelalgorithmen sehr schnell zu finanziellen Entlastungen. Die Messtechnik des oberbayerischen Wasseranalytik-Spezialisten WTW bietet nach Herstellerangaben neben den dafür erforderlichen verlässlichen Messungen auch Vorteile für die tägliche Arbeit. Die robusten Elektroden ermöglichen eine schnelle und einfache Reinigung und müssen dank Ihrer langen Lebensdauer nur selten ausgewechselt werden. Durch die geringe Drift, so WTW, reduzieren sich die notwendigen Überprüfungen und Wartungsarbeiten.

Messen, verstehen, optimieren

Eine einfache Form zur Prozessoptimierung der Belebung ist die Regelung der Sauerstoffkonzentration. Eine auf Sauerstoff basierende Regelung der Belüftung wird als statische Steuerung bezeichnet, wobei ein fixer Sauerstoffsollwert angestrebt wird. Die Dauer der Belüftungs- und Pausenzeiten werden üblicherweise über feste Zeiten realisiert. Die nächste Stufe einer Regelung der Belebung stellt die zusätzliche Einbindung einer Ammoniummessung dar, wodurch zum einen die Belüftungs- und Pausenzeiten angepasst werden können (es wird nur so lange belüftet, so lange auch Ammonium vorhanden ist), zum anderen lässt sich auch die angestrebte Sauerstoffkonzentration an die vorhandene Ammoniumkonzentration anpassen. Der Sauerstoffgehalt ist somit kein fester Wert mehr, sondern wird direkt aus der Ammoniummessung ermittelt. Diese dynamische Steuerung kann zu erheblichen Einsparungen führen, da sich die Belüftung stets am aktuellen Sauerstoffbedarf orientiert. Durch das Hinzufügen einer Nitratmessung können schließlich die Leistung der Belebung beurteilt, Prozesstransparenz erhöht und problematische Bereiche und Störungen des Prozesses identifiziert werden.

Optimales Schlammalter

In einem weiteren Schritt kann eine Feststoffmessung zu einem optimalen Schlammalter und somit zu einem erhöhten Nitrifikationsgrad führen. Auf Anlagen mit intermittierender Biologie bieten Ammonium- und Nitratmessungen weitere Vorteile, da sie der Auslöser für Belüftung und Prozessablauf der einzelnen Zonen sind. Außerdem können die Konzentrationen in jeder der einzelnen Zonen überwacht werden, um mit einer geeigneten Steuerung der Anlage die geforderten Ablaufwerte zu erreichen oder zu unterschreiten. Zur Steuerung der biologischen Reinigung bedarf es genauer und verlässlicher Messwerte. In der Anfangszeit bot die ISE-Messtechnik hier, nicht zuletzt auch hinsichtlich der Robustheit der Elektroden, nur unzureichende Qualität. Die häufig erforderlichen Elektrodenwechsel und Schäden durch die Applikation und das Reinigen brachten der ISE-Technologie einen eher schlechten Ruf ein.

Betriebsdauer erhöht

WTW konnte nach eigenen Angaben diese Schwächen über die Jahre hinweg Schritt für Schritt beseitigen und die Robustheit der Elektroden durch ein eingebautes Metallgitter an der Oberfläche deutlich erhöhen. Die einfache und schnelle manuelle Reinigung der Elektroden sei so zu einem großen Vorteil geworden. Weiterhin habe man die Betriebsdauer deutlich erhöht. WTW liefert heute die Elektroden mit einer Garantie von 12 Monaten und einer zu erwartenden Lebensdauer von 18 Monaten aus. Eine verbesserte Referenzelektrode sorge für eine erheblich reduzierte Drift und spare damit Sensorüberprüfungs- und -wartungsaufwand. Die Kreuzkompensation biete, so der Hersteller, die Möglichkeit, zum Beispiel mit einer Kaliummessung alle Ammoniummessungen der Anlage zu kompensieren. Dies verringere vor allem bei Anlagen mit mehreren Reinigungsstraßen die notwendigen Reinigungs- und Wartungsarbeiten.

Auch für Annamox

Vergleiche der ISE-Messung mit nasschemischen Analyseautomaten haben gezeigt, dass die beiden Verfahren nahezu identische Ergebnisse liefern. Der große Nutzen der ISE-Technik liegt dabei in der kontinuierlichen Live-Messung. Durch den erweiterten Messbereich der Ammonium-Messung (0 – 2000 mg/l) bietet sich die ISE- Messtechnik auch für die anaerobe Ammoniumoxidation an. Die hohen NH₄-Konzentrationen stammen beispielsweise aus dem Zentratwasser der Schlammbehandlung. Daher wird das Anammox-Verfahren vermehrt eingesetzt, um das Wasser vor der Rückführung in den Hauptstrom zu behandeln. Für die Überwachung des hier anfallenden Nitrits, bietet WTW auch einen optischen Spektralsensor für NO₂ an.
Mehr Infos zu Technischen Daten und weiteren Sensoren gibt es hier.