TRUEBUNG

"Entwicklung einer Trübungsmessung für die kontinuierliche Betriebskontrolle vollbiologischer Kleinkläranlagen"

Projektförderung:
Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)

Projektlaufzeit: 02/2009 bis 07/2010

Projektleitung:
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Londong

BUW- Projektbearbeiter: Dipl. Ing. Matthias Hartmann

Projektpartner:
IP Safety First e.K. Altlussheim – Luxhof
WHOrga – Consult Altlussheim – Luxhof

 

Problemstellung

Vollbiologische Kleinkläranlagen (KKA) müssen über eine bauartrechtliche Zulassung verfügen und entsprechend dieser Zulassung eingebaut und betrieben werden. Es wird davon ausgegangen, dass unter diesen Voraussetzungen die Ablaufgrenzwerte gemäß Abwasserverordnung (CSB<=150 mg/l, BSB5<=40 mg/l) sicher eingehalten werden (Einhaltefiktion) und deshalb eine behördliche Überwachung der Ablaufqualität von KKA entfallen kann.
Tatsächlich kommt es aber häufig zu Überschreitung von Ablaufgrenzwerten. Dies zeigen zahlreiche Studien, bei denen Messungen im Ablauf von KKA durchgeführt wurden. Als Ursache kommen Planungs- und Baufehler in Frage, doch ist in den meisten Fällen die mangelhafte Betriebsweise der entscheidende Faktor. Die mangelhafte Betriebsweise geht teilweise auf unsachgemäße Nutzung (Zuführung von Stoffen und Mengen, die nicht in der Zulassung genannt sind) zurück. Von größerer Bedeutung sind aber die Defizite bei der Prozess- und Funktionskontrolle (Betriebskontrolle), der Instandhaltung und der rechtzeitigen Schlammentsorgung.

Zielsetzung

Ziel des Vorhabens ist es, eine technische Lösung zur kontinuierlichen Betriebskontrolle von Kleinkläranlagen zu entwickeln. Anhand der Trübungsmessung im Ablauf der KKA sollen kritische Betriebszustände bzw. schwerwiegende Betriebstörung erkannt und somit die Notwendigkeit einer Prozess- und Funktionskontrolle signalisiert werden (Identifizierung von Schlammabtrieb). Die Trübungsmessung ist ein etabliertes Verfahren zur Betriebskontrolle in industriellen Prozessen und findet auch im Ablauf der Nachklärung von großen Kläranlagen breite Anwendung. Allerdings sind die auf dem Markt vorhandenen Messgeräte sehr teuer (2.000 – 4.000 €) und müssen häufig gereinigt bzw. kalibriert werden, weswegen ihr Einsatz bei KKA bislang scheiterte. Das Entwicklungsziel ist es deshalb eine kostengünstige Alternative, wobei der Anschaffungspreis nicht über 500 € liegen soll.

Vorgehensweise

Der hohe Anschaffungspreis der verfügbaren Trübungsmesssonden resultiert aus den hohen Ansprüchen an die Messgenauigkeit. Daran ist die Notwendigkeit gebunden, den Einfluss von Störgrößen auf die Messung zu eliminieren bzw. weitestgehend zu minimieren. Die größte Herausforderung dabei ist, die Verschmutzungen der Messsonden infolge Belagbildung (Biofouling, Scaling) durch entsprechende Gegenmaßnahmen zuverlässig zu verhindern. Konsequenterweise geht die Entwicklung einer kostengünstigen Alternative von folgenden Ansätzen aus:

• Robuste Technik mit ausreichender Empfindlichkeit wird hochsensibler und präziser Technik vorgezogen. Von Interesse ist nicht der Messwert, sondern nur die binäre Größe (Grenzwerte eingehalten/überschritten).

• Die zunehmende Verschmutzung der Messsonden soll einerseits mittels UVC-Bestrahlung verhindert und andererseits rechnerisch eliminiert werden.

Die Bestrahlung der optischen Gläser mit handelsüblichen UVC-Strahlern stellt ein Novum dar. Die konstruktive und technologische Entwicklung der Prototypen wird von der WHOrga – Consult geleistet, die dabei von der IP Safety First e.K. begleitet wird. Die Professur Siedlungswasserwirtschaft der Bauhaus Universität Weimar übernimmt die wissenschaftliche Begleitung des Vorhabens. Sie führt Grundlagenversuche zur Vermeidung von Fouling an wassergetauchten Oberflächen durch UVC-Strahlung durch und überprüft die Prototypen unter Labor – und Praxisbedingungen.

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