In Großindustrien wie der Fertigungsindustrie und dem Bergbau werden täglich mehrere Millionen Liter Abwasser produziert und können durch Kläranlagen als sauberes Wasser wieder in die Umwelt zurückgeführt werden. Diese Klärungsprozesse verbrauchen dabei eine große Menge an Strom, vor allem für Pumpleistungen, weshalb Anlagenbetreiber versuchen, ihren Energieverbrauch durch modernste Technik zu optimieren. Hierbei schätzen Experten die Stromeinsparungen durch moderne Trennbarrieren wie das K-System von Pepperl+Fuchs auf bis zu 30 % ein.

Die Interfacetechnik des K-Systems ist in jeder Signalvariante erhältlich, vom einfachen Trennbaustein bis zum hochfunktionalen Modul. Die Module sind auf der Hutschiene montierbar und können über die Stromschiene und den Einspeisebaustein von Pepperl+Fuchs versorgt werden. Der Einspeisebaustein kann sogar Leitungsfehler über eine Sammelfehlermeldung von der Stromschiene an das Steuer-/ Regelungssystem des Kunden senden. In diesem Blogbeitrag zeigen wir Ihnen fünf Möglichkeiten, wie das K-System-Portfolio in Kläranlagen eingesetzt werden kann.

1. Überwachung von Zulaufpumpen

Zulaufpumpen transportieren das Abwasser von der Quelle zur Kläranlage. Feste Gegenstände im einströmenden Abwasser können diese Zulaufpumpen blockieren und zu Schäden und teuren Ausfallzeiten führen, wenn sie nicht frühzeitig erfasst werden. Die Frequenzmessumformer des K-Systems überwachen die Drehzahl jeder Pumpe durch Auslesen diskreter Sensorsignale. Die Überwachung ist konstant, sodass Probleme schnell erkannt und behoben werden können, wenn es zu einer Blockade der Pumpe kommt.

2. Überlaufschutz

Kläranlagen können Regenwasser, das in Rückhaltebecken gelagert ist, zur Steuerung des Wasserdurchflusses nutzen. Das Auffangbecken darf dabei nicht überlaufen. Die Anlagen können Ultraschallsensoren verwenden, um den Füllstand im Becken zu erfassen, und mit Transmitterspeisegeräten des K-Systems Sensormesswerte an den Leitstand übertragen.

Es ist wichtig, dass die Sensorsignale immer die Leitwarte erreichen, damit der Anlagenbetreiber weiß, wann er die Regenwasserpumpen einschalten muss. Diese Pumpen können, wie die Zulaufpumpen, mit Frequenzmessumformern des K-Systems zur Drehzahlüberwachung ausgestattet werden. Dadurch kann das Bedienpersonal auf Reservepumpen umschalten, wenn die Frequenzmessumformer einen Rohrbruch oder andere Probleme erkennen, die eine Aktivierung der Reservepumpe erfordern.

3. Sicherstellung des biologischen Abbaus

Abwasser kann hohe Salzfrachten, Laugen und Säuren enthalten. In großen Mengen können diese Stoffe den Abbau von organischem Material stören. Deshalb muss die Leitwarte den pH-Wert des Wassers überwachen. Mit den Transmitterspeisegeräten des K-Systems, die über einstellbare Grenzwerten verfügen, können diese Messwerte zuverlässig an die Leitwarte übertragen werden.

4. Verbesserung der Wasserklärung

Nachdem das Abwasser den Weg durch den Stabrechen zur Entfernung großer Objekte gefunden hat, geht es in den Sandfang, die zweite Stufe des mechanischen Reinigungsprozesses zur Entfernung von Feinstaub und Öl/Fett. In dieser Phase kann das Wasser mit einem unbelüfteten oder belüfteten Sandfang gereinigt werden. In einem unbelüfteten Sandfang sammeln sich Sand und andere Partikel, sobald die Strömungsgeschwindigkeit des Abwassers reduziert wird. Diese Reste können im Anschluss abgesaugt werden. Entzündliche Öle und Fette verbleiben im Becken. In einem belüfteten Sandfang wird Luft von unten in das Becken geblasen, sodass sich auf dem Boden Materie absenkt und sammelt. Sandpumpen, die auf einer mobilen Räumerbrücke montiert sind, dienen zum Absaugen der Sedimentpartikel aus dem Abfluss oder aus einem Trichter am Boden des Sandfangs. Im Gegensatz dazu lagern sich Öle und Fette auf der Oberfläche ab und werden von einem oszillierenden Oberflächenräumer mit einer Absaugvorrichtung entfernt.

Die Position des Räumers wird mit Hilfe von binären Sensoren, die in Verbindung mit Schaltverstärkern arbeiten, bestimmt und gemeldet. Sensoren und Frequenzmessumformer überwachen die Drehzahl der Sandpumpen. Die Pegelmessung für den abgeschiedenen Sand wird über ein Transmitterspeisegerät und einen Füllstandsgeber an die Schalttafel übertragen.

5. Energieerzeugung

Nachdem das Abwasser durch die Vorklärung geflossen ist, gelangt der aus diesen Stufen entstehende Schlamm zum Abbau in einen Faulturm. Der 25-tägige, luftdichte Abbauprozess spaltet den Schlamm in Faulgas, Wasser und Faulschlamm. Das entstehende Gasgemisch besteht zu etwa 70 % aus Methan und zu 30 % aus Kohlendioxid und wird anschließend gereinigt. Das verbleibende Biogas wird dann entweder abgefackelt oder zur Energiegewinnung zwischengespeichert.

Da Faultürme und ihre Nebenanlagen grundsätzlich explosionsgefährdete Bereiche sind, können Trennbarrieren des K-Systems als Interface- Bausteine eingesetzt werden. Die Transmitterspeisegeräte melden die Füllstands- und Druckmessungen vom Faulturm an die Steuerung, während ein Temperaturmessumformer analoge Temperaturwerte übermittelt.

In Verbindung mit Sensoren erfassen und übertragen die Frequenzmessumformer des K-Systems Motordaten aus dem Rührwerk des Faulturms, um Rohrverstopfungen zu stoppen und zu verhindern, dass Schaum die Anlage überflutet. Gasanalysatoren übertragen ihre Ergebnisse über Messumformer an die Steuerung, um die Gasqualität zuverlässig zu messen. Die Füllstands- und Druckmessungen im Gasspeicher werden in gleicher Weise übertragen, um zu verhindern, dass gefährliches Gas in die Anlage entweicht.

Weitere Informationen

• K-System
• Signaltrenner K-System
• Ex-Signaltrenner K-System