Kläranlagen (ARA) stellen heute eine große Herausforderung in Bezug auf den Energieverbrauch dar. In Europa verbrauchen sie etwa 3% der gesamten Elektrizität, bei einer durchschnittlichen Energieeffizienz von weniger als 50%. Angesichts dieser Tatsache und der aktuellen ökologischen Herausforderungen ist die energetische Optimierung dieser Anlagen von entscheidender Bedeutung. Unter den aufkommenden innovativen Lösungen positioniert sich die automatische Filtration als besonders vielversprechender Hebel zur Effizienzsteigerung.

Die energetischen Herausforderungen herkömmlicher Kläranlagen

Herkömmliche Kläranlagen stehen vor mehreren großen Energieproblemen. Herkömmliche Kläranlagen, insbesondere das Belebtschlammverfahren, das in 80% der französischen Kläranlagen mit mehr als 2000 Einwohnerwerten zum Einsatz kommt, erfordern eine konstante und energieintensive Belüftung. Dieser hohe Energieverbrauch lässt sich durch mehrere Faktoren erklären: die oftmals überdimensionierte Dimensionierung der Anlagen, das Fehlen von Pufferbecken, wodurch die Anlagen ständig mit ihrer maximalen Kapazität arbeiten müssen, und die Energieverluste durch alternde Anlagen.

Auch die Wartung und Instandhaltung der herkömmlichen Anlagen verursacht nicht unerhebliche versteckte Kosten. Herkömmliche Filter erfordern einen häufigen Austausch von Verbrauchsmaterialien, regelmäßige Wartungsarbeiten und Produktionsunterbrechungen, die sich auf die Gesamteffizienz des Systems auswirken. Diese betrieblichen Einschränkungen führen zu einem deutlichen Anstieg der Gesamtbetriebskosten (TCO) der Anlagen.

Die Revolution der automatischen Filtration

Die automatische Filtration stellt einen radikal anderen Ansatz dar, der die Energiegleichung von Kläranlagen verändert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen beinhalten diese innovativen Technologien Selbstreinigungsmechanismen, die häufige manuelle Eingriffe überflüssig machen und den Energieverbrauch drastisch senken.

Das Funktionsprinzip beruht auf einem selbstreinigenden Saugsystem, das die Filtrationsleistung ohne Unterbrechung des Aufbereitungsprozesses kontinuierlich aufrechterhält. Diese Betriebskontinuität ermöglicht eine Optimierung des Durchflusses und reduziert die für herkömmliche Systeme typischen Spitzen im Energieverbrauch.

Die Vorteile dieser Technologie zeigen sich auf mehreren Ebenen. Erstens werden durch den Verzicht auf Verbrauchsmaterial die Betriebskosten und der ökologische Fußabdruck drastisch gesenkt. Zweitens ersetzt die vorbeugende Wartung teure Korrekturmaßnahmen, was eine optimierte Ressourcenplanung ermöglicht. Und drittens sorgt die höhere Zuverlässigkeit der Geräte für eine konstante und vorhersehbare Leistung.

Konkrete Auswirkungen auf die Energieleistung

Die Implementierung von automatischen Filterlösungen in Kläranlagen führt zu messbaren und nachhaltigen Energiegewinnen. Automatische Systeme sorgen für einen konstanten Druck in den Kreisläufen und verhindern so einen übermäßigen Verbrauch aufgrund von Lastschwankungen. Diese Betriebsstabilität führt zu einer deutlichen Reduzierung des Stromverbrauchs von Pumpen und Druckerhöhungssystemen.

Ein weiterer Hebel zur Energieeinsparung ist die Optimierung der Waschzyklen. Automatische Filter passen ihre Reinigungshäufigkeit an die tatsächliche Verschmutzung an und vermeiden so unnötige Reinigungszyklen, wie sie bei fest programmierten Systemen oft vorkommen. Diese intelligente Anpassung kann im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen zu Energieeinsparungen von 15 bis 25 % führen.

Die höhere Filtrationsqualität, die diese Systeme bieten, ermöglicht auch eine Optimierung der nachgeschalteten Aufbereitungsschritte. Eine effizientere Filtration verringert beispielsweise die Belastung von UV-Desinfektionssystemen, wodurch deren Energieverbrauch sinkt und gleichzeitig die Qualität des aufbereiteten Wassers verbessert wird.

Geringere Betriebs- und Wartungskosten.

Die finanziellen Auswirkungen der automatischen Filterung gehen weit über die reinen Energieeinsparungen hinaus. Der Wegfall von Verbrauchsmaterialien stellt einen wesentlichen Einsparungsposten dar, der besonders bei Anlagen mit großer Kapazität ins Gewicht fällt. Eine Anlage, die 200 m³/h aufbereitet, kann mehrere Tausend Euro pro Jahr für Patronen, Filtermedien und andere Verbrauchsmaterialien einsparen.

Die vorausschauende Wartung, die durch die Integration von Sensoren und Überwachungssystemen ermöglicht wird, verändert den traditionellen Ansatz der Wartung. Anstatt Ausfälle und deren Folgen zu erleiden, können die Betreiber den Bedarf vorhersehen und Maßnahmen zu den optimalen Zeitpunkten planen. Dieser Ansatz senkt die Wartungskosten um 20-30% und erhöht gleichzeitig die Verfügbarkeit der Anlagen.

Die Automatisierung von Reinigungsprozessen setzt außerdem Technikerzeit für Aufgaben mit höherer Wertschöpfung frei. Durch diese Umverteilung der Personalressourcen wird der Gesamtbetrieb der Station optimiert und die Reaktionsfähigkeit auf außergewöhnliche Ereignisse verbessert.

Praktische Anwendungen und Erfahrungsberichte

Die konkreten Anwendungen der automatischen Filtration in Kläranlagen decken zahlreiche Anwendungsfälle ab. Am Ausgang der Kläranlage, vor den Endbearbeitungsstufen, können diese Systeme mit bemerkenswerter Effizienz die restlichen Schwebstoffe zurückhalten. Anlagen wie die von Toulouse Metropole in Ginestous Garonne, die mit einem AG400 DN200 PN10 Filter in 200 µm von Hectron realisiert wurde, haben die Relevanz dieses Ansatzes bewiesen, wobei ein Filter 200 m³/h bei 200 Mikron behandelt, um eine Methanisierungsanlage zu schützen.

Eine weitere kritische Anwendung ist der Schutz von UV-Desinfektionssystemen. Die Feinfilterung von bis zu 20 Mikron gewährleistet die optimale Wirksamkeit der UV-Lampen, indem sie Partikel entfernt, die die Strahlung abschirmen könnten. Dieser Schutz ermöglicht es, die Reinigungszyklen der Lampen zu verlängern und ihre Lebensdauer zu optimieren.

Vor den Membransystemen spielt die automatische Filtration eine wichtige Rolle als Schutzvorrichtung. Sie schützt diese empfindlichen und teuren Geräte vor vorzeitiger Verstopfung, wodurch ihre Lebensdauer deutlich verlängert und die Kosten für den Austausch gesenkt werden.

Entwicklungsperspektiven und Innovation

Die Zukunft der automatischen Filtration in Kläranlagen liegt in einer immer stärkeren Integration mit Überwachungs- und Kontrollsystemen. Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen werden allmählich integriert, um die Betriebsparameter in Echtzeit entsprechend den Betriebsbedingungen zu optimieren.

Die IoT-Konnektivität ermöglicht nun auch eine immer präzisere Fernüberwachung und vorausschauende Wartung. Diese aufstrebenden Technologien versprechen weitere Effizienzsteigerungen und eine kontinuierliche Senkung der Betriebskosten.

Fazit: Auf dem Weg zu einem nachhaltigen Management von Kläranlagen.

Die automatische Filtration ist weit mehr als nur eine technologische Entwicklung: Sie stellt einen Paradigmenwechsel im Management von Kläranlagen dar. Durch die Kombination von Energieeffizienz, Senkung der Betriebskosten und Verbesserung der Behandlungsqualität stellt sie sich den größten Herausforderungen der Branche.

Die energetische Optimierung von Kläranlagen durch automatische Filtration ist nur ein erster Schritt hin zu nachhaltigeren und effizienteren Anlagen. Zusammen mit anderen Innovationen der Branche trägt dieser Ansatz dazu bei, die Zukunft einer Wasseraufbereitung zu gestalten, die umweltfreundlicher und wirtschaftlicher zu betreiben ist.