Von reiner Compliance zu Spitzenleistung: Transformation des Abwassermanagements in Serbien

Angesichts der zunehmenden Sorge um die Gesundheit der Bevölkerung und die Umwelt gewinnt das Thema Abwasseraufbereitung immer mehr an Bedeutung. Darüber hinaus gibt es in vielen Regionen strenge Vorschriften zur Überwachung und Kontrolle der Abwasserqualität. Kläranlagen werden überholt und aufgerüstet, um komplexe Betriebsabläufe mit Durchflussmessung und Systemen für die Wasserqualitätsüberwachung zu ermöglichen. So will man die Einhaltung von Vorschriften gewährleisten, Mensch und Umwelt schützen und die Wasserqualität erhalten und sichern.

In der EU ist kommunales Abwasser eine der Hauptquellen der Wasserverschmutzung. In den letzten 30 Jahren wurden Rechtsvorschriften erlassen, die darauf abzielen, diese Situation zu verbessern. Dank der strengen Vorschriften für die Abwasserbehandlung hat sich die Wasserqualität in der EU seitdem erheblich verbessert, was sich direkt auf die Qualität von Seen, Flüssen, Meeren und Grundwasser sowie auf die Gesundheit der umliegenden Gemeinden auswirkt. Nach Angaben des Europäischen Rates werden die Vorschriften zu fast 100 % eingehalten. Mehr als 90 % des Wassers werden heute gesammelt und erfolgreich behandelt.

Früher galten diese Vorschriften nur für Großstädte, doch die jüngsten Überarbeitungen haben dafür gesorgt, dass alle Städte mit mehr als 1.000 Einwohnern bis 2035 die Gesetze für die Abwasserbehandlung einhalten müssen. Das bedeutet vor allem, dass Abwassersammelsysteme eingerichtet und das Abwasser behandelt werden muss, um biologisch abbaubare organische Stoffe zu entfernen, bevor es wieder in Gewässer eingeleitet wird (Wastewater treatment – Consilium (europa.eu)).

Derzeit ist Serbien nicht Teil der EU. Das Land hat jedoch einen Antrag auf Mitgliedschaft gestellt und muss im Rahmen des Antragsverfahrens seine Abwasser- und Umweltschutzbestimmungen mit den EU-Standards harmonisieren.

Die Herausforderung meistern

Vor dem EU-Beitritt muss Serbien in der Lage sein, mehr als 90 % seiner Abwässer zu reinigen. Laut Regierungsstatistiken liegt dieser Wert derzeit bei weniger als 20 %. Serbien hat bis 2040 Zeit, um Kläranlagen für Städte und Gemeinden zu bauen. (Reuters, 2024).
Bei dieser modernen Kläranlage handelt es sich um eine Belebtschlammanlage, die den Restschlamm in Biogas umwandelt, um Wärme und Strom zu erzeugen. Die Bewirtschaftung der Abwässer aus einem Gebiet mit 90.000 Einwohnern erforderte eine Lösung für die Überwachung des Abwasserzuflusses, um einen reibungslosen, effizienten Betrieb zu gewährleisten und sicherzustellen, dass das von der Anlage in den Fluss Morava eingeleitete Wasser ordnungsgemäß nach den erforderlichen Standards behandelt wurde. Dies schützt die Gesundheit der umliegenden Gemeinden und die Umwelt und stellt einen großen Schritt in die richtige Richtung dar, um die gesetzlichen Vorschriften einzuhalten und den Weg für den EU-Beitritt zu ebnen.

Vor der Installation wurde der Abwasserzulauf in regelmäßigen Abständen durch manuelle, intermittierende Labortests am Eingang der Anlage gemessen. Diese Methode erwies sich jedoch als nicht erfolgreich, und häufig kam es zwischen den zugewiesenen Testzeiten zu Zwischenfällen, die enorme Kosten und Umweltschäden verursachten. Da die überwiegende Mehrheit der Vorfälle und Verstöße extrem schnell und innerhalb einer kurzen Zeitspanne stattfanden, blieben sie meist unentdeckt. Die Betreiber stellten zunehmend fest, dass ihre derzeitigen Systeme unzuverlässig und ineffizient waren, da sie keine wirkliche Möglichkeit boten, Ereignisse vorherzusagen und unvermeidliche Schäden im Voraus zu verhindern. Dieses neue System vereint die BlueEdge™ by Badger Meter Elemente Messung und Kontrolle, Konnektivität und Kommunikation sowie Erkenntnisse und Maßnahmen, um eine kontinuierliche Überwachung wichtiger Parameter zu ermöglichen und in Echtzeit präzise und praxisrelevante Daten zu generieren. Das System hebt alle Veränderungen im Zustand des Abwassers hervor, während sie auftreten, und alarmiert die Betreiber, sodass Präventivmaßnahmen zur Vermeidung von Zwischenfällen und großen Schäden sofort ergriffen werden können.

Die Lösung

Mit dem anfänglichen Ziel, die Wasserqualität und die Durchflussüberwachung in der Anlage zu verbessern, wurde als Grundlage des Angebots die kontinuierliche Online-Messung des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB), der gesamten Schwebstoffe (TSS), des Säuregehalts (pH), der Leitfähigkeit und der Temperatur festgelegt. Diese wichtigen Parameter würden zusammen mit der Durchflussmenge und -geschwindigkeit gemessen werden.
Ein kontaktloses Raven Eye 2 Radar-Durchflussmessgerät wurde installiert, um kontinuierliche Messungen der Durchflussmenge und -geschwindigkeit zu gewährleisten. Außerdem wurden Wasserqualitätssensoren installiert, um die kritischen Parameter CSB, TSS, Leitfähigkeit, pH-Wert und Temperatur zu überwachen, wobei für das Projekt die Badger Meter Module i::scan, pH::lyser und condu::lyser empfohlen wurden. Die Sensoren kommunizieren alle mit einem con::cube, der die Daten an das SCADA / EMS-System der Anlage überträgt.

Die Messung dieser analytischen Parameter lieferte zusammen mit Angaben zu Durchfluss, Geschwindigkeit und Füllstand wertvolle, praxisrelevante Daten, die ein besseres Management der Kläranlage ermöglichten und gleichzeitig einen besseren Schutz vor Zwischenfällen wie extremer chemischer und biologischer Verschmutzung und dem Aufbau von Schlamm- und Sandablagerungen boten.

Nach ersten Gesprächen mit dem Endbenutzer erkannte man, dass die Anlage auch von einem erweiterten System profitieren würde, das die Datenverarbeitung anderer bestehender Netzwerke wie der Belüftungssysteme und Pumpstationen integriert. Zusammen mit dem Durchfluss- und Wasserqualitätsmesssystem ermöglichten diese zusätzlichen Funktionen die Schaffung eines erweiterten Energiemanagementsystems, mit dem erhebliche Einsparungen bei den Betriebskosten realisiert werden konnten.

Die Installation

Diese anspruchsvolle, schlüsselfertige Installation besteht aus drei Hauptteilen: der automatischen Analysestation, dem Durchflussmesssystem des Hauptsammlers und dem SCADA/EMS-System.

Die automatische Analysestation wurde 2.000 Metern von der Anlage entfernt gebaut und installiert, sodass ausreichend Zeit zur Verfügung steht, um auf Zwischenfälle zu reagieren und Verschmutzungen zu vermeiden. Die Station umfasst sowohl das System zur Überwachung der Wasserqualität als auch einen Industriecomputer mit einem con::cube, einem vielseitigen Terminal für die Datenerfassung und -kontrolle, und ist mit IoT-Funktionen (Internet of Things) ausgestattet. Das Modul con::cube hat die Schutzklasse IP65, verbraucht wenig Strom (3 W bei einem Messintervall von 15 Minuten) und bietet eine einfache Touchscreen-Bedienung. Es ist in der Lage, Spektralanalysen durchzuführen und kann Stationen und Sensoren mit bis zu 64 Parametern steuern. Mit zusätzlichen Funktionen wie automatischer Reinigung, Fernkalibrierung, Sensorfunktionsprüfung und erweiterter Datenaufzeichnung und einfacher Übertragung ist die Lösung in der Lage, die von den Sensoren gewonnenen Informationen aufzuzeichnen und zu analysieren.

Die Station ist für den automatischen Betrieb der Wasserqualitätssensoren, der mechanischen und druckluftbetriebenen Sondenreinigungssysteme und der Probenentnahmesysteme zuständig. Sie integriert auch die Signale des kontaktlosen Durchflussmesssystems, das sich am Hauptstromsammelrohr befindet, und kommuniziert über den con::cube per Remote-Anbindung mit dem SCADA/EMS-System, das in der Hauptbetriebszentrale der Kläranlage untergebracht ist. So kann das System vorbeugende Maßnahmen durchführen und die lebenswichtigen Funktionen des Systems schützen, um die Optimierung und Langlebigkeit der Anlage zu gewährleisten.

Die automatische Analysestation beherbergt auch die Sensoren zur Überwachung der Wasserqualität und Badger Meter war froh, mit der Installation der Module i::scan, condu::lyser und pH::lyser eine hochmoderne Lösung liefern zu können. Diese Plug-and-Measure-Technologie vereinfacht die Installation und erfordert nur minimalen Wartungsaufwand, da es keine Verbrauchsmaterialien oder beweglichen Teile gibt. Das Modul i::scan bietet die zusätzlichen Vorteile eines stromsparenden Betriebs, einer fortschrittlichen Lichtemissionstechnologie und einer Spektralverarbeitung zur Gewinnung von Ergebnissen. Die in Durchflusszellen montierten Sensoren wurden für die automatische Luftreinigung angepasst, was Betrieb und Wartung vereinfacht und darüber hinaus Zuverlässigkeit, Stabilität und Genauigkeit sowie die Fähigkeit zur kontinuierlichen Überwachung der Abwasserqualität in der Anlage garantiert.

Das kontaktlose Radar-Durchflussmessgerät Raven Eye 2 ist ein wichtiger Bestandteil des Durchflussmesssystems der Hauptsammelleitung. Dieses Messgerät wird oberhalb des Wasserspiegels installiert und kann sowohl die Fließgeschwindigkeit als auch den Pegel messen, um die Durchflussraten in der Anlage zu bestimmen. Diese intelligente Lösung eignet sich perfekt für die Durchflussüberwachung in Kläranlagen und lässt sich mit nur einem Zugang einfach installieren. Dank der vollständig abgedichteten Konstruktion (Schutzklasse IP68) und der Selbstkalibrierungsfunktion ist eine laufende Wartung und Kalibrierung vor Ort nicht erforderlich.

Die kontinuierliche Überwachung erfolgt mit Hilfe der Doppler-Technologie, das heißt, die Sensoren müssen nicht untergetaucht werden, was den Bedarf an laufender Wartung weiter verringert, da die Gefahr von Sensorverschmutzung und Sedimentablagerungen entfällt. Die Daten werden vom Monitor erfasst und an den con::cube in der automatischen Analysestation übertragen. Die erweiterte Datenprotokollierung stellt sicher, dass die Anlagenbetreiber einen klaren Überblick über den Abwasserfluss haben und ermöglicht eine verbesserte Funktionalität der Anlage.

Fazit

Seit seiner Installation im Juli 2021 hat das System bewiesen, dass es unter extrem schwierigen Bedingungen unterbrechungsfrei und effizient arbeiten kann. Es misst und analysiert kontinuierlich Schlüsselparameter von völlig unbehandeltem Abwasser. Die kontinuierlichen und präzisen Datenströme haben neben der Energieeffizienz auch das Anlagenmanagement verbessert, während die Fähigkeit, Ereignisse im Voraus zu erkennen und vorbeugende Maßnahmen zu ergreifen, für den Betrieb der Anlage von entscheidender Bedeutung ist.

Mit 65 vermiedenen Verschmutzungsereignissen innerhalb der ersten sechs Monate nach der Installation ist es offensichtlich, dass diese Lösung für den zukünftigen Erfolg der Kläranlage von enormer Bedeutung ist. Die Implementierung dieser BlueEdge™-Lösung von Badger Meter hat neue Maßstäbe für die Überwachung der Abwasserqualität und -menge gesetzt. Es steht zu hoffen, dass der Erfolg dieses Projekts viele andere Betriebe in der Region motiviert, die Gesundheitsstandards für die lokale Bevölkerung zu erhöhen, die Flora und Fauna der heimischen Umwelt zu schützen und die Wasserqualität des Flusses Morava für zukünftige Generationen zu verbessern.