Verlässliche Feststoffmessung im Zentrat

Die Ursprünge der nordöstlich von Ulm gelegenen Anlage gehen auf eine mechanische Sammelkläranlage zurück, die 1957 mit 242.000 Einwohnerwerten den Betrieb aufnahm. 25 Jahre später wurde das Werk um einen biologischen Klärwerksteil erweitert und eine Anlage zur Entwässerung und Verbrennung des Klärschlamms, der aus in den mechanischen und biologischen Reinigungsstufen anfallenden festen Rückständen besteht, gebaut. 1980 folgte eine Erweiterung der Kapazität auf 330.000 Einwohnerwerte und nur wenige Jahre später die Gründung des Zweckverbands Klärwerk Steinhäule, was mit der Stilllegung einer Reihe von Kleinkläranlagen einherging. Der Zweckverband mit aktuell 12 Mitgliedern ist seither Träger der Anlage.

Bis 1993 kletterte die biologische Reinigungsstufe dank diverser Investitionen auf eine für 440.000 Einwohnerwerte ausreichende Reinigungsleistung, zudem wurde eine chemische Reinigung, die mehr als 90% des eingetragenen Phosphats entfernt, installiert. In den folgenden 25 Jahren wurde die mechanische Reinigungsstufe durch den Neubau von Rechen-, Sand- und Fettfanganlagen grundlegend modernisiert und das Klärwerk um ein weiteres Nachklärbecken sowie ein Hochwasserpumpwerk erweitert. Zudem wurden die Denitrifikationsanlage und die biologische Phosphorelimination erneuert. Von 2007 bis 2015 erfolgten dann Bau und Inbetriebnahme der Adsorptiven Reinigungsstufe.

Derzeit reinigt die Anlage, die 55 Mitarbeiter beschäftigt, in vier Reinigungsstufen das Abwasser von rund 220.000 Einwohnern sowie weitere 220.000 Einwohnergleichwerte, also Abwässer von Gewerbe und Industrie. Die Menge des zurückgewonnenen Phosphors beläuft sich auf ca. 200 Tonnen im Jahr, an Rechengut fallen ca. 462 Tonnen jährlich an. Von den im Abwasser enthaltenen Spurenstoffen werden durchschnittlich mehr als 80% entfernt. Durch die Verbrennung von ca. 40.000 Tonnen Eigenschlamm und 50.000 Tonnen Fremdschlamm mit 25% TS, werden mehr als sechs Millionen kWh Strom im Jahr erzeugt.

Schon lange wurde über die Möglichkeit der Installation einer zuverlässigen Feststoffmessung im Zentrat nachgedacht. Schließlich bedeutet eine präzise Erhebung des Feststoffgehalts die Möglichkeit, die Konsistenz des Klärschlamms gezielt beeinflussen zu können und damit einen gleichmäßigen Brennstoff zu erzeugen.

So waren bereits Versuche mit unterschiedlichen Messsystemen durchgeführt worden - jedoch stets ohne belastbare Messergebnisse zu erhalten. Dabei hatte sich beispielsweise bei der optischen Messung mit einer Kamera die Bildung von Gasbläschen als problematisch erwiesen. „Uns war es nicht möglich, die Zentrifugen immer im optimalen Betriebspunkt zu betreiben und haben dadurch unter anderem zu viel Flockungshilfsmittel eingesetzt“, beschreibt Betriebsleiter Erwin Schäfer die Situation vor der Installation des Valmet LS.

Die Messeinheit, die das finnische Maschinenbauunternehmen mit dem Valmet LS (LS steht für Low Solids, also einen geringen Gehalt an Feststoffen) anbietet, weckte deshalb auf der IFAT Herrn Schäfers Interesse. Schließlich bot sich so die Möglichkeit, den Entwässerungsprozess auf der Grundlage einer kontinuierlichen Messung des Feststoffgehalts im Zentrat noch genauer zu steuern.

Nach einigen Besprechungen und Treffen wurde das Gerät, schließlich im Herbst 2016 angeliefert. Es war jedoch zunächst nur für sechs Monate gemietet, um Erfahrungswerte zu sammeln. Der Valmet LS wurde in unmittelbarer Nähe zur Zentrifuge an einer Wand montiert. „Darauf hatten sich die Bediener mit ihren Reaktionszeiten bereits eingestellt. Schließlich war es eine geeignete Stelle für automatische Probenentnahmen, da genügend Zentratwasser vorhanden ist, um das Gerät kontinuierlich zu betreiben“, so Herr Schäfer. Der Einbau war unkompliziert und schnell erledigt und seither misst das System die Gesamtmenge an freischwebenden Feststoffen.

Herr Schäfer unterstreicht auch die Bedeutung der engen Kooperation mit dem Zulieferer: „Es handelte sich von Beginn an um eine vertrauensvolle und kooperative Zusammenarbeit. Die Abstimmung und Einbindung der Mitarbeiter war sinnvoll und wichtig, vor allem vor dem Hintergrund, dass bereits mehrere Feststoffmessungen getestet wurden und diese leider keine zufriedenstellenden Ergebnisse lieferten“.

Sein Kollege Herr Hermann, der im Werk für Bau, Planung sowie die mechanische Instandhaltung der thermischen Schlammverwertung zuständig ist, stellt ebenfalls den „sehr positiven Projektverlauf“ heraus. „Wir haben einen sehr hohen Anspruch an die Reproduzierbarkeit der Proben“, sagt er und erklärt: „Das Gerät hat von Anfang an so funktioniert, wie wir uns das vorgestellt haben.“

Nachdem das Gerät den Betrieb aufgenommen hatte, wurde die Zentrifuge in allen möglichen Arbeitsbereichen betrieben. Die Ergebnisse, die der Valmet LS geliefert hatte, wurden mit den Werten aus den Labormessungen verglichen und eine entsprechende Kalibrierung vorgenommen. „Unsere Bediener haben sich das genau angeschaut und sich gefragt, ob sie den Werten des neuen Geräts vertrauen können.“ Es gab aber sehr schnell positive Rückmeldungen, „eigentlich innerhalb von ein paar Tagen“, sagt Herr Herrmann. „Dabei haben wir hier schon kritische Kollegen - im positiven Sinne - die die Dinge hinterfragen.“

Der gute erste Eindruck hat sich dann im Laufe des ersten Jahres nach der Installation des Valmet LS verfestigt. „Für uns sieht es so aus, als hätten wir im ersten Jahr knapp 10.000 Euro durch einen geringeren Einsatz von Flockungsmitteln gespart. Wir hätten nicht gedacht, dass diese Anschaffung sich so schnell so vorteilhaft darstellt“, erklärt Herr Schäfer. „Hinzu kommt, dass es für uns auch ein wichtiges Thema ist, die Rückbelastung so gering wie möglich zu halten. 4.000 Kilo weniger Flockungsmittel, beziehungsweise Polymereinsatz sind natürlich auch in punkto Nachhaltigkeit ein sehr erfreuliches Ergebnis.“ Herr Schäfer, der seit 24 Jahren im Betrieb tätig ist, stellt dabei auch den Geist heraus, der das Klärwerk prägt. „Wir wollen nicht die Getriebenen sein, sondern vorausschauend innovative und neue Wege gehen!“

Herr Herrmann verlängert die Liste der Argumente, die für das Gerät sprechen, indem er darauf verweist, dass es sich um eine Online-Messung handele, die eine direkt Reaktion ermögliche. Da die Anlage pro Schicht von zwei Mitarbeitern betreut wird, werden die Kollegen direkt entlastet. „Der Idealzustand ist erreicht, wenn mit Unterstützung des Systems die Schlammentwässerung in allen Betriebszuständen zuverlässig und wirtschaftlich abgebildet wird “, so Herr Schäfer.

Auch Herr Straßer, Meister Mechanik in der Thermischen Schlammverwertung, der direkt mit dem Valmet LS arbeitet, zeigt sich zufrieden: „Zuerst waren wir skeptisch, aber im Laufe des Betriebs hat sich die Sache sehr positiv entwickelt!“ Nicht einmal die Wartung bedeute einen großen Aufwand: „Man muss nur die Reinigungsflüssigkeit ansetzen und ca. 1 mal im Jahr eine Nachkalibrierung durchführen, das ist alles, was zu tun ist.“

Harald Straßer und Stefan Mayr

Sein Kollege Herr Mayr, Meister Elektro und Thermische Schlammverwertung, möchte das Gerät ebenfalls nicht mehr missen. „Jetzt müsste nur noch die Rohrleitung dauerhaft verlegt werden – das haben wir zunächst nur provisorisch vorgenommen“, sagt er.

Dabei wird bereits darüber nachgedacht, das Valmet DS (Dry Solids) anzuschaffen, ein Gerät zum Messen von Schlämmen mit TS-Gehalten zwischen 15 und 35%. Der Valmet DS soll den TS-Gehalt nach einer Zentrifuge erfassen, um die Trocknung des entwässerten Schlamms im nachfolgenden Dünnschichttrockner zu optimieren.

In Finnland ist die Valmet DS bereits im Einsatz, in Deutschland und Österreich laufen aktuell Tests in zwei Kläranlage. In Steinhäule wird man nun gespannt verfolgen, wie es sich in der Praxis bewährt. Wobei für Herrn Herrmann bereits jetzt fest steht: „Wenn das Valmet DS die Geschichte des LS fortschreibt, wäre es eine gute Sache!“