Automatisierung der Stickstoffelimination in Kläranlagen

Grenzwerte sicher einhalten, Anlagenbetrieb stabilisieren und Energieverbrauch optimieren

Um Stickstoff optimal abzubauen, müssen Nitrifikation und Denitrifikation bestmöglich aufeinander abgestimmt sein: Zum einen wird der Sauerstoffeintrag in die Belebung abhängig von der Fracht und den individuellen Grenzwerten geregelt. Zum anderen wird die Dauer der Nitrifikations- und Denitrifikationsphasen aneinander angepasst. Auf diese Weise wird Ihre Abwasseraufbereitung effektiver und effizienter. Dabei hilft Ihnen unsere Belebungsregelung: Mit Liquiline Control bauen Sie Stickstoff sicher ab und optimieren den hierzu nötigen Energieeinsatz.

Unsere Lösung für die automatisierte Stickstoffelimination aus dem Abwasser, steuert den Lufteintrag in das Belebungsbecken. ©Endress+Hauser

Liquiline Control, unsere Lösung für die automatisierte Elimination von Stickstoff aus Abwasser, steuert den Lufteintrag in das Belebungsbecken - zum Beispiel über das Regeln der Kompressordrehzahl.

Der ionenselektive Sensor ISEmax CAS40D misst Ammonium und Nitrat direkt im Belebungsbecken. ©Endress+Hauser

Mit dem ionenselektiven Sensor ISEmax CAS40D messen Sie Ammonium und Nitrat direkt im Belebungsbecken. Damit lässt sich der Stickstoffabbau in der Biologie frachtabhängig regeln.

Der kolorimetrische Analysator Liquiline System CA80AM misst Ammonium mit hoher Genauigkeit. ©Endress+Hauser

Alternativ können Sie Ammonium auch mit dem kolorimetrischen Analysator Liquiline System CA80AM messen. Er kombiniert hochpräzise und zuverlässige Messwerte mit sehr geringem Wartungsaufwand.

Der optische Sensor Viomax CAS51D erkennt Änderungen der Nitratfracht sehr schnell. ©Endress+Hauser

Der optische Sensor Viomax CAS51D erkennt Änderungen der Nitratfracht sehr schnell. Dank seines einzigartigen Designs ist er besonders robust und durch seine Selbstreinigungsfunktion obendrein wartungsarm.

Mit unserer Belebungsregelung können Sie die Entfernung von Stickstoff aus dem Abwasser automatisieren. ©Endress+Hauser

Mit Liquiline Control regeln Sie die Belüftung der biologischen Stufe in Ihrer Kläranlage und stellen so eine zuverlässige Entfernung des Stickstoffs aus dem Abwasser sicher.

Die Herausforderungen beim Stickstoffabbau

Die Hauptbestandteile von Stickstoff sind Ammonium und Nitrat. In der Biologie der Kläranlage wandeln Bakterien das Ammonium durch die Zugabe von Sauerstoff in Nitrat um (Nitrifikation). Dies geschieht so lange, bis (nahezu) kein Ammonium mehr vorhanden ist.

Anschließend wandeln andere Bakterien das Nitrat zu molekularem Stickstoff um (Denitrifikation). Dieser entweicht einfach in die Atmosphäre und ist damit aus dem Abwasser eliminiert. Bei der Denitrifikation wird übrigens kein Sauerstoff mehr hinzugegeben, damit die Bakterien den im Nitrat vorhandenen Sauerstoff zehren.

Der Knackpunkt ist zu wissen, wann wieviel Sauerstoff für die Nitrifikation benötigt wird, um eine optimale Stickstoffelimination zu erreichen. Der Sauerstoff wird durch Kompressoren in das Belebungsbecken zudosiert. Diese benötigen enorme Mengen an Strom – bis zu 70 % des gesamten Energiebedarfs einer Anlage. Wird zu viel Sauerstoff eingetragen, werden damit Energie und Geld verschwendet. Wird zu wenig eingetragen, verschlechtern sich die Auslaufwerte.

Automatisierte Stickstoffelimination mit Liquiline Control

Liquiline Control regelt den Abbau von Ammonium und Nitrat in Abhängigkeit von der Zulauffracht. Je nach Nährstoffgehalt steuert das System, z. B. über die Drehzahl der Kompressoren, den Lufteintrag ins Belebungsbecken. Dabei spielt es keine Rolle, ob Sie die Biologiestufe kontinuierlich oder intermittierend betreiben.

Messwerte, die einbezogen werden, sind Sauerstoff in der Nitrifikation, Ammonium (und ggfs. Nitrat) in den Übergangsbereichen sowie die Abwassermenge, die gerade durch die Kläranlage fließt. Zu den Übergangsbereichen gehören die Zonen zwischen Nitrifikation und Denitrifikation sowie die Zonen am Einlass und Auslass der Biologie.

Der Sauerstoffsollwert, und damit der Lufteintrag ins Belebungsbecken, wird dynamisch an die Schwankungen der Zulauffracht angepasst. Während nächtlicher Schwachlastphasen wird wenig Luft eingeblasen; bei Belastungsspitzen, wie Spülstößen bei Regenereignissen, entsprechend mehr. Bei intermittierenden Anlagen werden außerdem Mindestzeiten für die Nitrifikations- und Denitrifikationsphasen berücksichtigt.

Vorteile

  • Sichere Einhaltung der vorgegebenen Ablaufwerte - auch bei dynamischen Zuflüssen und hohen Frachtspitzen

  • Hohe Transparenz und einfache Handhabung des Stickstoffentfernungsprozesses

  • Energieoptimierter Betrieb Ihrer Kläranlage

  • Die automatische Anpassung des Sauerstoffsollwerts im Belebungsbecken gewährleistet ideale Nitrifikations- und Denitrifikationszeiten

  • Sie können mehrere Biologiestufen gleichzeitig steuern und diese kontinuierlich oder intermittierend betreiben