Systemanalyse und Optimierung von Kläranlagen

Kostengünstige Erweiterung von Kläranlagen durch spezifische Auslegung

Das Prinzip des Belebtschlammverfahrens für die Klärtechnik wurde schon 1914 von Arden und Lockett publiziert. Das ursprüngliche Reinigungsziel der Kläranlagen bestand in der Eliminierung der organischen Fracht. In den Jahren von 1969 bis 1993 konnte beispielsweise die organische Restverschmutzung öffentlicher Kläranlagen in Baden-Württemberg von ca. 75 000 Tonnen BSB₅ auf unter 10 000 Tonnen BSB₅ gesenkt werden. Dennoch tragen die Nährstoffe Stickstoff (N) und Phosphor (P) zur Eutrophierung der Binnengewässer und Randmeere bei und die Trinkwassergewinnung wird durch Nitrat belastet.

Seit dem 1. Januar 1989 wurden deshalb in den Abwasserverwaltungsvorschriften zum Wasserhaushaltsgesetz für kommunale Abwasserbehandlungsanlagen verschärfte Grenzwerte auch für Stickstoff und Phosphor festgelegt. Hiervon sind die meisten Kläranlagen betroffen, da sie ursprünglich nur zur Eliminierung von Kohlenstoff ausgelegt wurden und die Entfernung von N und P weiterer Maßnahmen bedarf.

Herkömmliche Vorgehensweise

Die Auslegung von Kläranlage erfolgt üblicherweise durch Ingenieurbüros gemäß den Arbeitsblättern der Abwassertechnischen Vereinigung (ATV). Obwohl im Arbeitsblatt A 131 der ATV darauf hingewiesen wird, dass eine Analyse der Betriebstagebücher zur Bestimmung der Auslegungsdaten zu empfehlen ist, wird in vielen Fällen lediglich ein mehrtägiges Messprogramm durchgeführt und hinsichtlich der benötigten Auslegungsdaten ausgewertet. Je nach Umfang der so berechneten notwendigen Erweiterungen der Kläranlage belaufen sich die resultierenden Anlagekosten in vielen Fällen auf mehrere Millionen DM bis hin zu einigen 10 Millionen DM.

Lösungsansatz des IGB

In Anbetracht solcher Investitionssummen wertet das Fraunhofer IGB trotz erhöhtem Zeit- und Kostenaufwand die Betriebstagebücher im Vorfeld sorgfältig aus. Hierbei werden nicht nur die in der ATV vorgesehenen Auslegungsparameter bestimmt, sondern die Funktion der Kläranlage durch prozesstechnische Vorgehensweisen und Darstellungsformen auch in den Teilbereichen der Anlage ermittelt. Häufig ist zusätzlich ein spezifisches Messprogramm durchzuführen, mit dessen Hilfe die Leistungsfähigkeit der vorhandenen Anlage bestimmt werden kann.

Diese Vorgehensweise ist zwar teurer als die übliche, aber sie ist in Anbetracht der möglichen Kostenersparnis bei der Erweiterung von Kläranlagen trotzdem sinnvoll. Denn nur so können individuelle Lösungen gefunden werden, welche die Kläranlagen kostengünstig auf den Stand der Technik bringen. Insgesamt können durch dieses Vorgehen erhebliche Summen eingespart werden.

Erfahrungen in der Praxis

Das Fraunhofer IGB hat mittlerweile an zahlreichen kommunalen aber auch industriellen Abwasserreinigungsanlagen ihr Konzept in die Tat umgesetzt. In allen Fällen konnte die Leistung der Kläranlage unter angemessenem Kosteneinsatz optimiert und den gesetzlich vorgeschriebenen Werten angepasst werden.