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Fachartikel
03. Januar 2022

Biologische Abwasserreinigung

Abluftmessungen

Neue Leistungsanforderungen an Abwasserreinigungsanlagen hinsichtlich Ablaufqualität, Energieeffizienz und Treibhausgasemission werden immer bedeutender. Um dabei Zielkonflikte zu vermeiden, ist bei der Optimierung die genaue Überwachung der Prozesse erforderlich. So ist die Messung von Gaskonzentrationen in der Abluft aus biologischen Reinigungsstufen ein nützliches Werkzeug, um verschiedene Zielsetzungen einer ARA hochaufgelöst und wartungsarm zu überwachen.
Wenzel Gruber, Adriano Joss, Luzia von Känel, Daniel Braun, Eberhard Morgenroth, Lucien Biolley, 

Moderne Kläranlagen sollen leistungsstark, energieeffizient und klimafreundlich sein, haben eine ausgezeichnete Ablaufqualität und behandeln möglichst grosse Abwassermengen. Eine wesentliche Rolle bei der Optimierung spielt die Erfolgskontrolle, die – aufgrund der hohen Dynamik der Prozesse – durch Onlinemessungen gewährleistet wird. Üblicherweise werden dazu Messungen von gelösten Substanzen eingesetzt, was aus verschiedenen Gründen problematisch sein kann:

  • Biofouling verfälscht Messsignale und erfordert eine regelmässige Wartung der Sensoren.
  • Räumliche Variabilität kann nur sehr begrenzt aufgezeichnet werden.
  • Sonden und Analyzer sind nur für gewisse Stoffe verfügbar.
Erfolgskontrolle mit Online-Messungen

Die hochaufgelöste und wartungsarme Abluftmessung auf biologischen Reinigungsstufen leistet hier Abhilfe. Primär nützlich sind dabei die Messung von Sauerstoff für die Optimierung und Kontrolle der Belüftung und die Messung von Lachgas und Methan zur Überwachung der direkten Treibhausgasemissionen.

Im Rahmen des N2Oara-Projekts wurde die Standardmethode zu Abluftmessungen auf ARA überarbeitet, um zeitlich und räumlich hochaufgelöste Messungen zu ermöglichen. Dazu werden bis zu 14 Ablufthauben auf der biologischen Reinigungsstufe platziert und über Schläuche an eine zentrale Messstation angebunden. Eine Voransaugpumpe gewährleistet einen konstanten Luftdurchfluss auf allen Leitungen, um ein schnelles Ansprechverhalten auf allen Kanälen zu ermöglichen und Kondensatansammlungen im Messsystem zu reduzieren. Nach der Entfeuchtung der Abluft werden die Gaskonzentrationen in einem Gasanalyzer gemessen. Das Labor für Umweltingenieurwissenschaften der ETH Zürich entwickelt aktuell einen Zusatz zu den Hauben, der die Messung des Durchflusses durch die Hauben ermöglicht.

Das Messkonzept wurde in 14 Langzeitmessungen mindestens ein Jahr erprobt und weiterentwickelt. Hauptschwierigkeiten im Betrieb waren der Eintritt von Belebtschlamm (z. B. bei Schaumbildung im Becken), Verbiss durch Marder sowie das Gefrieren von Gasleitungen. Zur Sicherung des Messsystems wurde eine mehrstufige Gas/Flüssig-Trennung eingebaut. Bis auf die monatliche Kalibrierung sind keine regelmässigen Wartungsarbeiten nötig. Zur Qualitätskontrolle wird in jedem Messzyklus eine Referenzmessung mit atmosphärischer Luft durchgeführt.*

Aktuell gibt es keinen kommerziellen Anbieter für die Abluftmessung. Die Messung wird aber von wenigen Betreibern (ARA Real, Emscherverband) mithilfe der Eawag/ETH kopiert. Zudem verfügt die Firma Holinger über eine Messeinheit.

Zukünftige Messkampagnen sehen wir primär in drei Themenfeldern:

  • Benchmarking von Treibhausgasemissionen
  • Optimierung der Belüftung und der Treibhausgasemissionen einer Anlage
  • Als Kontrolle bei Optimierung des Energieverbrauchs der Gebläse

* Vollständige Beschreibung der Messung
https://doi.org/10.25678/0005CR

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