Automatisierung macht’s möglich Effiziente Rückgewinnung von Rohstoffen aus Abwasser und Abfall

Wasser für den tagtäglichen Bedarf ist auf unserer Erde nur begrenzt verfügbar. In stark besiedelten Gebieten ist der Ressourcenbedarf enorm und nimmt im Zuge von Urbanisierung und demografischem Wandel stetig zu. Auch die Abwasserreinigung, die Abfallbeseitigung und die Energiegewinnung werden dadurch vor immer größere Probleme gestellt. Ein innovatives Konzept mit angepassten Automatisierungslösungen zeigt: Solche Herausforderungen lassen sich in Zukunft meistern.

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Emerson Process Management GmbH & Co.OHG

BD|SENSORS GmbH

Endress+Hauser (Deutschland) GmbH+Co. KG

Semizentral – hinter diesem Namen steckt ein flexibler Infrastrukturansatz, der eine ressourcenschonende und energieeffiziente Wasserver- und Abwasserentsorgung von neu entstehenden Siedlungsgebieten in Megastädten ermöglicht. Der zukunftsfähige Ansatz wurde vom Institut Iwar der Technischen Universität Darmstadt entwickelt und im Mai dieses Jahres mit dem Greentec Award 2015 in der Kategorie Urbanisierung ausgezeichnet und für den „Deutschen Nachhaltigkeits­preis Forschung 2015“ nominiert.

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Auf der Grundlage von Semizentral wurde in einer deutsch-chinesischen Kooperation das erste semizentrale Resource Recovery Center (RRC) im chinesischen Qingdao errichtet und im April 2014 offiziell eröffnet. Es besteht aus verfahrenstechnischen Modulen, die durch die getrennte Aufbereitung von Abwässern und die Behandlung von organischen Abfällen Rohstoffe in Verbrauchernähe zurückgewinnen und Energie erzeugen.

In der Grauwasserbehandlung werden Abwässer aus Duschen und Waschmaschinen zu Brauchwasser aufbereitet, das für die Toilettenspülung und zur Bewässerung verwendet werden kann. Dies senkt den Frischwasserbedarf um mindestens 30 %. In der Schwarzwasserbehandlung erfolgt die Aufbereitung von Abwässern aus Toiletten und Küchenabläufen. Der anfallende Klärschlamm wird zusammen mit Bioabfällen thermophil behandelt. Das Biogas wird energetisch genutzt und ermöglicht einen energieautarken Betrieb. Die verbleibenden Gärreste sind biologisch stabil und lassen sich z.B. als Bodenverbesserer nutzen. Die Optimierung der einzelnen Schritte setzt aufeinander abgestimmte Automatisierungslösungen voraus.

Feldebene

Die Prozessinstrumentierung im RRC umfasst Sensoren und Systeme für die Analyse von Stoffströmen, Messgeräte zur Bestimmung des Durchflusses sowie des Füll- und Grenzstandes und Komponenten für das Energiemonitoring. Für die Flüssigkeitsanalyse kommen digitale Sensoren mit Memosens-Technologie zum Einsatz, die an Messumformer der Liquiline-Plattform angeschlossen sind. Diese Technologien sind aus Betreibersicht für den regulären Betrieb des RRC wesentlich, da sie hinsichtlich Zuverlässigkeit und Handhabung bei der Installation und Wartung den hohen Ansprüchen genügen.

Das Messsignal wird in den Sensoren digitalisiert und über eine kontaktlose Verbindung induktiv zum Messumformer übertragen. Die kontaktlose Signalübertragung und galvanische Trennung des Sensors vom Messumformer schließt unerwünschte Einflüsse durch Störsignale, Feuchtigkeit, Salzbrücken und Korrosion aus. Außerdem werden im Messkopf Geräte- und Messstellendaten automatisch gespeichert, die das Anlagenpersonal zur Erstellung optimierter Wartungspläne nutzen kann. Sie bieten auch die Möglichkeit Sensoren anstatt im Feld im Labor zu kalibrieren, was einen Sensortausch vereinfacht.

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