KARL-konform per Messung

Neue regulatorische Vorgaben verändern derzeit die Anforderungen an die Abwasserbehandlung in Europa grundlegend. Mit der überarbeiteten EU-Kommunalabwasserrichtlinie werden bis 2027 strengere Regeln für die Einleitung von Abwasser verbindlich. Hintergrund sind wachsende Belastungen der Gewässer durch Mikroplastik, anthropogene Spurenstoffe sowie steigende Nährstoffeinträge aus Stickstoff und Phosphor. Die Richtlinie ersetzt die bisherige Fassung von 1991 und bringt mehrere Neuerungen: niedrigere Grenzwerte für Nährstoffe, die Einführung einer vierten Reinigungsstufe zur Entfernung von Mikroschadstoffen sowie eine stärkere Kostenbeteiligung bestimmter Industriezweige nach dem Verursacherprinzip. Vor allem für Betreiber kommunaler Kläranlagen bedeutet das zusätzliche Investitionen in Technik, optimierte Prozesse und ein kontinuierliches Monitoring der Anlagenleistung. Doch wo beginnt die Umsetzung in der Praxis?

 Mehr Aufwand für weniger Spurenstoffe

Besonders anspruchsvoll ist für viele Betreiber die Einführung der vierten Reinigungsstufe. Sie zielt darauf ab, Rückstände aus Arzneimitteln, Industriechemikalien und anderen persistenten Spurenstoffen aus dem Abwasser zu entfernen. Je nach lokalen Rahmenbedingungen kommen dafür unterschiedliche Verfahren zum Einsatz, etwa Ozonbehandlung oder Prozesse auf Basis von Aktivkohle. Dabei sollen ausgewählte Leitstoffe im Durchschnitt um mindestens 80 % reduziert werden. In der Praxis bringt diese zusätzliche Reinigungsstufe jedoch nicht nur neue Technik mit sich, sondern verändert auch die Dynamik der gesamten Anlage. Schwankende Zulaufqualitäten, unterschiedliche Belastungen und variierende Abbauprozesse erfordern eine deutlich präzisere Prozessführung als in den bisherigen Reinigungsstufen.

Raus aus dem Pilotbetrieb

Seit mehr als zehn Jahren begleitet Endress+Hauser Betreiber von Kläranlagen sowie Forschungseinrichtungen bei der Einführung und Weiterentwicklung der vierten Reinigungsstufe. Dabei kommen verschiedene technische Konzepte zum Einsatz, etwa das Ulmer Verfahren mit Pulveraktivkohle sowie Systeme mit granulierter Aktivkohle oder eine Kombination aus Aktivkohle und Ozonung. In diesen Anwendungen bringt Endress+Hauser seine Erfahrung in der Prozessmesstechnik ein. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf robusten optischen Messverfahren, die einen sicheren Anlagenbetrieb unterstützen. Sie ermöglichen eine kontinuierliche Kontrolle des Einsatzes von Betriebsmitteln und liefern wichtige Informationen über die Eliminationsleistung der einzelnen Reinigungsstufen.

Endress+Hauser übernimmt Spezialisten für Partikelanalyse

Die Firmengruppe Endress+Hauser baut ihr Portfolio an Messgeräten, Lösungen und Dienstleistungen zur Prozessanalytik weiter und übernimmt die deutsche Sopat GmbH, einen Technologieanbieter im Bereich der Inline-Prozessmesstechnik.

In aktuellen Projekten wird zudem verstärkt untersucht, welchen Einfluss industrielle Abwassereinleitungen auf die Wirksamkeit der verschiedenen Prozessschritte bei der Spurenstoffentfernung haben. Während die vierte Reinigungsstufe zu Beginn häufig noch im Pilotbetrieb lief und stark von manuellen Eingriffen geprägt war, hat sie sich mit zunehmender Betriebserfahrung und moderner Messtechnik zu einem stabil regelbaren Prozess entwickelt. Damit wird KARL-konformes Messen mehr als nur eine regulatorische Vorgabe: Es bildet die Grundlage für einen effizienten Betrieb, wirtschaftliche Prozesse und einen nachhaltigen Schutz der Gewässer.

Bedarfsgerechte Fällmitteldosierung

Auch die Dosierung von Fällmitteln rückt mit den neuen Anforderungen der KARL stärker in den Fokus. Auf der Kläranlage Colditz in Sachsen, die Veolia Wasser Deutschland im Auftrag des Versorgungsverbandes Grimma-Geithain betreibt, bestand daher die Aufgabe, die Phosphatkonzentrationen im Abwasser zuverlässiger zu überwachen und dauerhaft innerhalb der gesetzlichen Grenzwerte zu halten.

Bis dahin basierte die Fällmitteldosierung auf Ergebnissen aus regelmäßigen Laboranalysen. Das eingesetzte Fällmittel sorgt dafür, dass gelöste Phosphate zu festen Partikeln reagieren und anschließend im Klärprozess entfernt werden können. Die Laborwerte lieferten zwar eine Orientierung für den Anlagenbetrieb, spiegelten jedoch nur einzelne Zeitpunkte wider. Tatsächlich unterliegt die Belastung des Abwassers im Tagesverlauf erheblichen Schwankungen – etwa durch variierende Zulaufmengen, unterschiedliche Tageszeiten oder zusätzliche industrielle Einleitungen.

Da diese Dynamik mit den bisherigen Messmethoden nicht abgebildet werden konnte, entstand bei den sehr niedrigen einzuhaltenden Grenzwerten ein gewisses Betriebsrisiko. Um auf der sicheren Seite zu bleiben, wurde das Fällmittel daher häufig mit einem zusätzlichen Puffer dosiert. Die Folge waren ein erhöhter Chemikalienverbrauch, steigende Betriebskosten und eine weniger stabile Prozessführung.

Echtzeitdaten statt Momentaufnahmen

Um die gesetzlichen Vorgaben dauerhaft einzuhalten, reichte eine punktuelle Kontrolle der Phosphatwerte nicht mehr aus. Stattdessen war eine kontinuierliche und präzise Überwachung der Konzentrationen im Abwasser erforderlich. Gemeinsam mit Veolia entwickelte Endress+Hauser deshalb eine Lösung für eine durchgängige Phosphatmessung direkt im Prozess. Zum Einsatz kommt dabei der Phosphatanalysator CA80PH, der die Konzentrationen in beiden Belebungsbecken zuverlässig erfasst. Auf Basis dieser Messdaten kann die Dosierung des Fällmittels deutlich genauer an den tatsächlichen Bedarf angepasst werden.

Anstatt sich auf Schätzungen oder einzelne Laborergebnisse zu stützen, orientiert sich die Dosierung nun direkt an den aktuellen Messwerten im Prozess. Dadurch wird jeweils genau die Menge an Chemikalien zugegeben, die im jeweiligen Betriebszustand erforderlich ist. Ergänzend kommen digitale Lösungen zum Einsatz: Die Messdaten werden in Echtzeit über die Netilion Cloud übertragen. Auf diese Weise lassen sich Anlagenzustand und Wartungsbedarf frühzeitig erkennen. Zude m ermöglicht ein Fernzugriff dem Service von Endress+Hauser, bei Bedarf direkt auf den Analysator zuzugreifen und Unterstützung zu leisten. Mit solchen Lösungen wird die Abwasserbehandlung zunehmend datenbasiert – und damit präziser steuerbar als je zuvor.