Innovatives Abwasserbehandlungssystem steigert Effizienz und Nachhaltigkeit

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Das ULTIMATE-Projekt hat ein Joint Control System (JCS) entwickelt, um die
Abwasserbehandlung durch die Koordination von industriellen und kommunalen
Kläranlagen zu verbessern.

Das System nutzt Datenaustausch und prädiktive
Modellierung, um die Belüftung zu optimieren, was zu einer Reduzierung der
Stickstoffkonzentration um 50 %, einem Rückgang des Energieverbrauchs um
15 % und einer Steigerung der Energieeffizienz um 18 % führt. Dieses
Projekt zeigt eindrucksvoll, welches Potenzial in kollaborativen,
datengetriebenen Lösungen für eine nachhaltige Abwasserbehandlung steckt.

Ein neuartiger Ansatz für die Abwasserbehandlung wurde entwickelt, der
Effizienz und Nachhaltigkeit verbessern soll. Forschende des
Kompetenzzentrums Wasser Berlin (KWB) haben ein System vorgestellt, das
eine gemeinsame Steuerung für zwei miteinander verbundenen Kläranlagen
ermöglicht. Ziel ist es, eine energieeffiziente und umweltfreundliche
Lösung zu schaffen.
Das sogenannte Joint Control System (JCS) ermöglicht eine koordinierte
Betriebsweise einer industriellen und einer kommunalen Kläranlage. Die
industrielle Kläranlage leitet vorbehandeltes Abwasser aus der Biotech-
Industrie in die kommunale Kläranlage, die zusätzlich auch kommunales
Abwasser behandelt. Durch den Datenaustausch optimiert das JCS die
Abwasserbehandlungsprozesse der kommunalen Kläranlage. Insbesondere
verbessert es die Effizienz des Belüftungsprozesses, indem es
Stickstoffbelastungen aus der industriellen Kläranlage, einen
entscheidenden Parameter für die Steuerung der Intensität der Belüftung,
präzise vorhersagt. Eine unzureichende Kontrolle dieses Parameters kann
erhebliche Umweltrisiken mit sich bringen.
Zur Steuerung der Stickstoffentfernung wurde eine prädiktive Gleichung
entwickelt, die Stickstoffbelastungen abschätzt und so die Belüftung in
der kommunalen Kläranlage bedarfsgerecht steuert. Das JCS ermöglicht also
eine Frühwarnung bezüglicher hoher Stickstofffrachten und somit eine
bedarfsgerechte Belüftung mit dem Ziel eine Überbelüftung zu vermeiden.
Darüber hinaus wurden mittels Modellierung Funktionen für die Bestimmung
der Sauerstoff-Set-Points in Abhängigkeit der  Stickstoffbelastung
bestimmt, , um das System zu optimieren, die Sauerstoffzufuhr in die
Belebungsbecken präzise zu steuern und die Stickstoffentfernung zu
verbessern.
Experimentelle Tests zeigten beeindruckende Ergebnisse: Die
Stickstoffkonzentration im Ablauf der kommunalen Kläranlage wurde um 50 %
reduziert, und der Gesamtenergieverbrauch der kommunalen Kläranlage pro
Kilogramm entferntem Stickstoff sank um 15 %. Die Energieeffizienz bei der
Stickstoffentfernung stieg insgesamt um 18 %.
Unsere Studie unterstreicht die Bedeutung von kollaborativen Ansätzen und
datenbasierten Technologien bei der Bewältigung ökologischer
Herausforderungen. Weitere Forschung ist notwendig, um die langfristige
Leistung unter wechselnden und extremen Bedingungen zu validieren. Dennoch
weisen die Ergebnisse auf einen vielversprechenden Weg hin, um moderne
Abwasserbehandlungsmethoden weiterzuentwickeln.