Illegale Abwassereinleitungen und die Bedeutung der Überwachung organischer Stoffe in kommunalen Kanalisationsnetzen

In den Hauptstädten sind Pumpwerke weit verbreitet. So verfügt beispielsweise die Stadt Dubai über mehr als 200 Pumpstationen und Abu Dhabi über mehr als 250. Kommunale Kläranlagen in der Region sind für CSB-Werte von 1.000 ppm bis 1.500 ppm ausgelegt. Jeder Wert, der über dem zulässigen CSB-Grenzwert liegt, belastet den Anlagenbetrieb, was zu einem starken Sauerstoffmangel, einer Überlastung des biologischen Systems und erhöhten Betriebskosten führt.

Aus diesem Grund nutzen viele Industriebetriebe im Nahen Osten ein separates, von eigenen Pumpstationen gespeistes Industriekanalisationsnetz, das für die Aufnahme von Abwasser mit hohem CSB-Gehalt (bis zu 10.000 ppm) ausgelegt ist. Allerdings sind nicht alle Industriebetriebe an dieses Netz angeschlossen, was zu Fällen illegaler Einleitungen in kommunale Kläranlagen geführt hat.

Herausforderungen für kommunale Kläranlagen

Wenn Abwasser aus der Gastronomie, der industriellen Fertigung und anderen Branchen durch illegale Einleitungen in das kommunale Abwassernetz gelangt, werden die Klärprozesse beeinträchtigt. Diese Einleitungen finden in der Regel nachts statt, wenn Tankwagen diese Abwässer mit hohem CSB- und BSB-Gehalt in Wartungsschächte des Kanalisationsnetzes entleeren, um die mit dem Transport und der Behandlung dieser Abwässer verbundenen Gebühren zu umgehen.

Es gibt in diesen Kanalnetzen kein echtzeitfähiges System zur Messung der Wasserqualität, sodass diese Einleitungen erst bekannt werden, wenn das Abwasser in die kommunale Kläranlage gelangt. Derzeit werden täglich manuelle Proben an Pumpstationen entnommen, und die CSB-/BSB-Werte werden anschließend im Labor bestimmt. Einige der Labore sind in der Lage, den Salzgehalt oder die Leitfähigkeit in Echtzeit zu messen, doch selbst dies liefert kein vollständiges Bild des Problems und macht nicht einmal 20 % der Eigenschaften des Wassers nachvollziehbar.

Die Unvorhersehbarkeit dieser illegalen Einleitungen erschwert die Sanierung und Aufbereitung, doch eine schnellere Erkennung ermöglicht eine zeitnahe Reaktion. Eine Möglichkeit, dieser Herausforderung zu begegnen, ist die Überwachung organischer Stoffe durch die Versorger – die kontinuierliche Messung organischer Schadstoffe anhand von Parametern wie dem chemischen Sauerstoffbedarf (CSB), dem biochemischen Sauerstoffbedarf (BSB) und dem gesamten organischen Kohlenstoff (TOC). Durch die frühzeitige Erkennung sich ändernder Abwasserbedingungen hilft die Überwachung organischer Stoffe den Betreibern, Verschmutzungsereignisse zu identifizieren, bevor diese die Klärprozesse beeinträchtigen.

Vorteile der Echtzeitmessung organischer Stoffe

Badger Meter ist ein Pionier im Bereich der Echtzeitmessung organischer Stoffe – auch bekannt als Spektrometrie – und verfügt über bewährte weltweite Referenzen aus 25 Jahren. Die spectro::lyser V3-Sonde zeichnet sich durch eine äußerst robuste Bauweise aus und misst mehr als 10 Parameter, darunter CSB, BSB, TOC, TSS, Nitrat, Nitrit, HS-, Farbe und Verunreinigungen. Durch die Anbindung an ein modernes Terminal liefert der con::cube V3 Echtzeitdaten sofort an die zuständigen Behörden, unabhängig von deren Standort – sei es an eine zentrale Leitstelle oder über mobile Benachrichtigungen bzw. per E-Mail.

Durch die kontinuierliche Überwachung der Abwasserqualität an Hebewerken und anderen kritischen Punkten im gesamten Kanalisationsnetz erhalten die Versorger eine Frühwarnung bei sich ändernden Abwasserbedingungen. Ungewöhnliche Veränderungen der Schadstoffkonzentrationen können illegale Einleitungen oder andere Prozessstörungen anzeigen, bevor diese die Kläranlage erreichen. So können die Betreiber Untersuchungen einleiten, schneller reagieren und nachgelagerte biologische Klärprozesse schützen, während betriebliche Auswirkungen minimiert werden.

Die Überwachung von BSB und CSB bietet Kläranlagen folgende Vorteile:

Erfolgsgeschichte aus dem Nahen Osten

Eine der größten Kommunen im Nahen Osten betreibt in einem 300 km langen Kanalisationsnetz mehr als 200 Hebewerke. Die Mitarbeiter des Versorgers entnehmen zwei- bis dreimal täglich manuelle Proben, um die Einhaltung der Vorschriften zu gewährleisten, wobei nur wenige Standorte mit Salzgehaltssensoren ausgestattet sind. Ein hoher Salzgehalt stört mikrobielle Prozesse in Kläranlagen und tötet Süßwasserorganismen ab, während eine Überwachung eine optimale Reinigung und eine sichere Einleitung ermöglicht. Da keine Echtzeitmesswerte für organische Stoffe vorlagen, gab es im Netz fehlende Datenpunkte.

Das kommunale Rohabwasser wies hohe Anteile an Feststoffen sowie Fetten und Ölen aus Restaurants auf; zugleich stellten die illegale Einleitung von Altöl aus Motoren und hohe Strömungsgeschwindigkeiten Herausforderungen dar, mit denen der Versorger seit Jahren zu kämpfen hatte.

Um zu einem proaktiven Management des Abwassernetzes überzugehen, entschied sich der Versorger für den Einsatz von spectro::lyser-Sonden in 30 Hebewerken zur Echtzeitüberwachung der CSB- und TSS-Werte. Ein maßgeschneiderter, zylindrischer Stahlkäfig mit kleinen Löchern wurde vom Betreiber angefertigt, um zu verhindern, dass größere Partikel die Sensoren beeinträchtigen. Die Sensoren wurden anschließend an der Konstruktion montiert und im Inneren des Käfigs befestigt, bevor die Einheit, an einer Kette befestigt, direkt ins Wasser getaucht wurde.

Die maßgefertigte Baugruppe aus Edelstahlkäfig und spectro::lyser, vorbereitet für den Einbau in einem Abwasserhebewerk.

An 75 % der Messstellen verzeichnet dieser Kunde im Vergleich zu früheren Überwachungsmethoden einen geringeren Wartungsaufwand. Die Wasserqualitätswerte werden in Echtzeit mithilfe eines con::cube V3-Terminals an ein zentrales Dashboard übermittelt. Alle Daten werden an die cloudbasierte Plattform des Kunden übertragen, wo Warnmeldungen gezielt so konfiguriert werden, dass sie den Anforderungen bei niedrigen oder hohen Messwerten entsprechen.

Dank zahlreicher Optionen zur übersichtlichen Darstellung der Daten kann der Kunde die grafischen Darstellungen gleich nach der Installation an seine Bedürfnisse anpassen. Darüber hinaus ist nun der vollständige Datenverlauf für jeden Standort einsehbar und kann genutzt werden. Aufgrund des Erfolgs dieser ersten Geräte wird das Programm ausgeweitet und es werden weitere Sensoren installiert.

Implikationen für Anlagenbetreiber

Über den Nahen Osten hinaus sind Frühwarnung und Aufdeckung illegaler Abwasserpraktiken entscheidend für die Aufrechterhaltung der Integrität von Klärprozessen. Eine isolierte Überwachung ist zwar hilfreich, deckt jedoch nicht das gesamte Spektrum ab. Neben einem robusten Überwachungsprogramm sind die Versorger am erfolgreichsten, deren Teams in der Lage sind, Daten in Maßnahmen umzusetzen und parallel dazu vorbeugende Schritte zu ergreifen. So macht die Nutzung der Daten von Sensoren zur Wasserqualitätsüberwachung zur Steuerung von Schleusen und/oder Pumpen eine Kläranlage resilienter gegenüber unerwarteten Verschmutzungsereignissen.