Projekt 27072/01

Entwicklung einer Trübungsmessung für die kontinuierliche Betriebskontrolle vollbiologischer Kleinkläranlagen für den Gewässerschutz

Projektträger

IP Safety First
Ketscher Landstr. 8
68804 Altlußheim
Telefon: 06205-32927

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Aufgrund der großen Vielzahl der vorhandenen Kleinkläranlagen (KKA) besonders in dünn besiedelten Regionen ist eine behördliche Überwachung flächendeckend nicht zu realisieren. Sowohl die Eigenkontrolle als auch die Wartung gelten zudem als ungenügende Instrumente, den ordnungsgemäßen Betrieb einer zertifizierten KKA dauerhaft sicherzustellen. Wenn Funktionsstörungen jedoch über längere Zeiträume unerkannt bleiben, führt dies zu inakzeptablen Umweltbelastungen. Die vom Betreiber der KKA selbst durchzuführende Eigenkontrolle stellt das verbleibende Instrument dar, um die bestimmungsgemäße Leistung der KKA zu gewährleisten. Es fehlt aber bislang an kostengünstigen und robusten Messverfahren/-geräten, welche die Aufgabe der Eigenkontrolle des Betreibers übernehmen und unterstützen können. Bei größeren Kläranlagen kommen seit einigen Jahren Online-Trübungsmessgeräte zur Unterstützung der Eigenkontrolle von Kläranlagen zur Anwendung. Die Messstelle wird dabei in der Regel nach der Nachklärung an einer geeigneten Stelle angeordnet. Die Messwerterfassung erfolgt unmittelbar an der Einbaustelle der Sonde. Die auf dem Markt vorhandenen Messgeräte sind jedoch sehr teuer (> 2.500 €) und müssen häufig gereinigt bzw. kalibriert werden. Daher scheiterte ihr Einsatz bei Kleinkläranlagen bislang. Es fehlte bislang an kostengünstigen und robusten Messverfahren bzw. -geräten, welche die Aufgabe übernehmen könnten.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Professur Siedlungswasserwirtschaft der Bauhaus-Universität Weimar (BUW) konnte in einem vom Thüringer Ministerium für Landwirtschaft, Naturschutz und Umwelt (TMLNU) geförderten Forschungsprojekt nachweisen, dass die Trübungsmessung eine geeignete Methode zur Betriebskontrolle für KKA´s ist. Hierbei zeigte sich, welche Anforderungen an ein Trübungsmessgerät für KKA´s zu stellen sind.
In der Auslaufkontrolle von großen Kläranlagen ist die Trübungsmessung bereits Standard. Die dort verwendeten Geräte sind aber zu teuer (> 2.500 €) und müssen sehr häufig gereinigt und nachkalibriert werden.
Deshalb setzte der Bewilligungsempfänger, die Firma Iris Pleus - IP Safetry First e. K., im Forschungsprojekt zusammen mit den Kooperationspartnern konsequent auf die Entwicklung eines kostengünstigen Trübungsmessgerätes mit hoher Funktionssicherheit, einfache Bedienung und langen Wartungsintervallen. Damit sollte zur nachhaltigen Umweltentlastung erreicht werden, dass kein ungeklärtes Abwasser durch den Betrieb von KKA´s eingeleitet werden kann.


Ergebnisse und Diskussion

Das Ergebnis der Entwicklung ist ein kostengünstiges Kompakt-Trübungsmessgerät, welches leicht zu bedienen ist und eine lange Standzeit ermöglicht. Zur Unterdrückung der Entstehung von Biofilmen, die die Messung beeinträchtigen, wurde eine Bestrahlung der Optik mit UVC-Licht (253,7 nm) von 2 x 2 Stunden/Tag gewählt. Versuche haben gezeigt, dass damit eine Standzeit bis zu einem Jahr erreicht werden kann und sich die Lebensdauer der UVC-Lampe wesentlich verlängert.
Kernstück des Messgerätes ist ein Messkopf aus Borosilikatglas, in dem die optische Messstrecke, unter Benutzung des Prinzips der Totalreflektion, direkt im Werkstück vorgesehen ist.
Konstruiert ist das Gerät als Baukastensatz und benötigt dadurch eine sehr kurze Herstellungszeit.
Die eingebaute Elektronik beinhaltet die Selbstüberwachung, Datenlogger, Alarmausgänge, Schnittstelle RS 485 und einen zusätzlichen Analogausgang 0…10 V.
Damit ist das Gerät bereits für Datenfernübertragung (DFÜ) und Fernwartung geeignet und kann herstellerübergreifend sowohl für Nachrüstung als auch bei Neuanlagen eingesetzt werden.
Das Trübungsmessgerät meldet den Schlammabtrieb bei Versagen der Biologie oder der Nachklärung, was ein Überschreiten der geforderten Grenzwerte bedeutet. Es verhindert damit zuverlässig, dass kein ungeklärtes Abwasser eingeleitet wird.

Die unterschiedliche Einbausituation in KKA´s machten zwei verschiedene Einbauvorrichtungen notwen-dig:
Durchlaufarmatur zur Wandmontage mit eingebauter UVC-Lampe und Trübungsmessgerät
Kompakt-Trübungsmessgerät mit angebauter UVC-Lampe zur Direktmontage in den Revisionsschacht

Eine Diskussion sollte darüber geführt werden, ob mit anderen Lichtwellenlängen oder einer Kombination mit anderen Messverfahren eine bessere Korrelation zu den Ablaufwerten in CSB bzw. BSB5 erreicht werden kann.
Es wäre eine interessante künftige Forschungsaufgabe, die Labormessung von CSB und BSB5 mit einem Onlinemessgerät möglich zu machen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Das Trübungsmessgerät wurde bereits im Arbeitskreis Betriebskonzepte für Kleinkläranlagen des BDZ Bildungs- und Demonstrationszentrum für Dezentrale Abwassertechnologien vorgestellt. Veröffentlichungen in Fachzeitschriften und Mailingaktionen an mögliche Kunden werden folgen. Die Präsentation wird durch die Teilnahme an Fachmessen, wie z. B. TerraTec Leipzig und IFAT ENTSORGA in München, unterstützt.


Fazit

Mit dem Einsatz der Trübungsmessung im Ablauf erhöht sich die Betriebssicherheit der KKA´s. Außerdem wird der Betreiber bei seiner Verantwortung und Nachweispflicht unterstützt. Die Anzahl der jährlichen Wartungen könnten reduziert werden, was zur Verringerung von Wartungskosten und Umweltbelastungen führt. Der Einsatz einer Datenfernübertragung wird durch diese Trübungsmessung sinnvoll ermöglicht.