IoT für intelligente Abwasserbehandlung und -management nutzen

Wasser ist die essenziellste Ressource. Es wird nicht nur für allgemeine und gewerbliche Zwecke, sondern auch für industrielle Anwendungen benötigt. Doch weniger als 2 % des auf der Erdoberfläche verfügbaren Wassers sind trinkbar. Daher wird es zunehmend zwingend, aufbereitetes Wasser als Alternative zur Deckung des globalen Wasserbedarfs einzusetzen.

Industrie nutzt kontinuierlich Süßwasser als Kühlmittel und Lösungsmittel zur Qualitätsverbesserung ihrer Produkte. Die direkte Einleitung dieses gebrauchten Wassers in die Umwelt kann diese schwer belasten. Unternehmen sind daher verpflichtet, auf ihrem Gelände Abwasserbehandlungsanlagen zu betreiben, um Einleitungsvorschriften und Sicherheitsparameter einzuhalten.

Durch den Aufbau einer Wasseraufbereitungsanlage verhindert ein Unternehmen Umweltschäden und Gesundheitsrisiken. Auch kommunales Abwasser kann in lokalen Kläranlagen gereinigt und für Bewässerung oder andere Zwecke wiederverwendet werden. Zudem kann Industrie dieses aufbereitete Wasser für verschiedene Prozesse nutzen.

Was ist ein Abwasserbehandlungssystem?

Ein Abwasserbehandlungssystem entfernt Schadstoffe aus gebrauchtem Wasser. Es filtert giftige und schädliche Abfälle heraus, bevor das Wasser in ein Gewässer zurückgeführt wird. Dies verringert die Gefahr von Wasserverschmutzung und stellt minimale Umweltauswirkungen sicher. Das Wasser kann zudem für allgemeine und industrielle Zwecke wiederverwendet werden.

Wasseraufbereitung ist ein komplexes Verfahren, das verschiedene Technologien und Prozesse umfasst. Daher erfordert ein Abwassermanagementsystem viel Wartung und Upgrades für einen kontinuierlich effizienten Betrieb. Es muss auch mit Schwankungen in der chemischen Zusammensetzung des Zuflusses umgehen. Weitere Herausforderungen sind:

• Unfähigkeit, Prozesse bei variierender Verunreinigung und Durchfluss automatisch zu optimieren.
• Anpassung der Prozesse an spezifische Wasseranforderungen.
• Schwankungen bei chemischen Dosierungen und Wasserchemie.

Eine Internet-of-Things-Plattform ist das ideale Werkzeug, um diesen Herausforderungen zu begegnen. In ihrer Grundform fungiert IoT als Kommunikations- und Datenerfassungssystem, das Behörden detaillierte Informationen über den Anlagenbetrieb liefert. Als fortgeschrittenes Tool bietet IoT große Vorteile bei Automatisierung und Analytik.

Beitrag von IoT im Abwassermanagement:

Das Internet der Dinge vernetzt physische Objekte mithilfe verschiedener Sensoren als Endpunkte und ermöglicht großflächige Fernüberwachung. In einem Abwassermanagementsystem erlaubt dieses Netzwerk den zuständigen Behörden, verschiedene Abläufe in der Kläranlage genau zu überwachen.

Ein Netzwerk diverser Sensoren überwacht Parameter wie Temperatur, Druck, chemische Zusammensetzung, TDS etc. Diese Daten können von einer mit Automatisierung und Analytik ausgestatteten Zentralplattform in handlungsrelevante Erkenntnisse umgewandelt werden. Smarte Durchflussmesser messen zudem die Durchflussrate im gesamten Behandlungsprozess.

Die Implementierung von IoT in Wasserbehandlungs- und -managementsystemen ermöglicht es Behörden, die Wasserzusammensetzung zu verfolgen und EAM-CMMS-Systeme einzurichten. Beide Systeme zusammen mit IoT sammeln Leistungs- und Betriebsdaten der gesamten Kläranlage. Diese Daten unterstützen fundierte Entscheidungen zur Optimierung des Gesamtbetriebs.

IoT im Abwassermanagement kann auch Restchemikalien nach der Behandlung berechnen. Diese Daten dienen zur Bewertung der Behandlungseffizienz und zur Sicherstellung, dass Wasserqualitätsstandards vor der Einleitung in Gewässer eingehalten werden.

Vorteile von IoT im Abwassermanagement:

1) Erkennung schädlicher Chemikalien:

Das Entfernen sichtbarer Feststoffe reicht nicht aus. Verschiedene Krankheitserreger, Chemikalien und Toxine sind im Abwasser gelöst oder suspendiert und oft gefährlicher als sichtbare Verunreinigungen. Dazu gehören:

• Krankheitserreger (Pathogene)
• Metalle
• Synthetische Chemikalien
• Nitrate
• Gesamtgelöste Feststoffe (TDS)
• Phosphate
• Biologischer Sauerstoffbedarf (BSB)
• Gesamtschwebstoffe (TSS)

Verschiedene IoT-Sensoren können in Kläranlagen eingesetzt werden, um das Vorhandensein dieser schädlichen Inhaltsstoffe zu detektieren. Anschließend lassen sich diese Toxine durch geeignete Verfahren vollständig aus dem Abwasser entfernen.

2) Analytik zur Wahl des spezifischen Behandlungsverfahrens:

Bestimmte Inhaltsstoffe erfordern spezifische Behandlungsprozesse zur Entfernung. Die erweiterte Analytik einer IoT-Lösung kann basierend auf der Schadstoffkonzentration eine Reihe passender Prozesse empfehlen.

Damit kann die Kläranlage mit minimalen Prozessen maximale Schadstoffmengen entfernen. Prozesse werden optimiert und Betriebskosten gesenkt. Typische Verfahren in Kläranlagen sind:

• Sedimentation
• Flockung
• Desinfektion
• Koagulation
• Enthärtung mit Kalk
• Filtration
• Ionenaustausch

Diese Prozesse lassen sich auch optimieren, um Wasser für spezifische industrielle Anwendungen als Kühlmittel oder Lösungsmittel vorzubereiten.

3) Geräteüberwachung:

Eine Wasseraufbereitungsanlage muss 24/7 betrieben werden, um den Wasserbedarf kontinuierlich zu decken. Um einen Stillstand des Wasserflusses und plötzliche Ausfälle zu vermeiden, müssen Geräte und Maschinen in der Kläranlage ordnungsgemäß gewartet werden.

IoT ermöglicht Datenerfassung für EAM (Enterprise Asset Management) und CMMS (Computerized Maintenance Management System) in der Kläranlage. Dies erweitert die Datenerfassungsfähigkeiten und etabliert Echtzeitüberwachung in der Infrastruktur. Mithilfe von Echtzeitdaten aus eingebetteten Sensoren können Leistungsmerkmale der Maschinen überwacht werden, was die Produktivität der Anlagen steigert und Wartungsaufgaben verbessert.

Abschließende Betrachtung:

Da Süßwasser an der Grenze der Erschöpfung steht, ist es höchste Zeit, Wasserbehandlungs- und -managementsysteme zu stärken. Allerdings sind diese Anlagen teuer in Installation und Wartung. Die Implementierung von Internet of Things im System senkt die Betriebskosten, was deren Aufbau auch in entlegenen Gebieten fördert.

Diese Behandlungszentren sind die neue Lebensader für industrielle und allgemeine Nutzung. Sie reduzieren Umweltverschmutzung und werden uns definitiv helfen, künftige Wasserknappheit zu bekämpfen.