Veraltete EMSR-Technik in Kläranlagen verursacht eine Reihe typischer Fehler: ungenaue Messwerte, Steuerungsausfälle, unkontrollierte Prozessabläufe und im schlimmsten Fall Überschreitungen der gesetzlich vorgeschriebenen Einleitgrenzwerte. Betroffen sind vor allem Anlagen, deren Messtechnik, Steuerungssysteme und Schaltanlagen seit mehr als zehn bis fünfzehn Jahren nicht grundlegend erneuert wurden. Die folgenden Abschnitte beleuchten, welche Anlagenteile besonders gefährdet sind, welche konkreten Folgen veraltete EMSR-Technik hat und wann sowie wie eine Modernisierung sinnvoll ist.
Welche Anlagenteile sind von veralteter EMSR-Technik am stärksten betroffen?
Am stärksten betroffen sind die Bereiche Belebungsbecken, Nachklärbecken, Schlammbehandlung sowie Pumpwerke und Zulaufbauwerke. Dort kommen Sensoren, Regler und Schaltanlagen zum Einsatz, die dauerhaft unter schwierigen Bedingungen arbeiten und deren Ausfall unmittelbare Auswirkungen auf den gesamten Reinigungsprozess hat.
In der Belebungsstufe sind Sauerstoffsensoren, Ammonium- und Nitratsonden sowie die zugehörigen Belüftungsregler besonders anfällig. Veraltete Sonden driften im Messwert, reagieren träge oder liefern fehlerhafte Signale, die die Belüftungssteuerung aus dem Takt bringen. In der Schlammbehandlung sind Trockensubstanz-Messgeräte, Entwässerungsaggregate und Dosierpumpen auf zuverlässige Signalübertragung angewiesen, die ältere Steuerungssysteme oft nicht mehr sicher gewährleisten können. Pumpwerke mit veralteten Frequenzumrichtern oder obsoleter Leittechnik sind ein weiteres Schwachstellenfeld, weil dort Ausfälle nicht nur die Hydraulik stören, sondern bei Rückstau auch zu Überläufen führen können.
Hinzu kommen Schaltschränke mit überalterten Sicherungsautomaten, Relais und Kommunikationsmodulen, für die Ersatzteile kaum noch verfügbar sind. Wer sich einen Überblick über das gesamte Leistungsspektrum der E-/MSR-Technik verschaffen möchte, erkennt schnell, wie viele Schnittstellen in einer modernen Kläranlage zusammenspielen müssen.
Welche Fehler und Ausfälle entstehen konkret durch veraltete EMSR-Technik?
Veraltete EMSR-Technik erzeugt vor allem drei Fehlerklassen: Messabweichungen durch gealterte Sensoren, Steuerungsausfälle durch obsolete Hardware sowie Kommunikationsfehler zwischen Feldgeräten und Leitsystem. Jede dieser Fehlerklassen kann eigenständig zu Betriebsstörungen führen, in Kombination entstehen jedoch schwerwiegende Kettenreaktionen im Reinigungsprozess.
Messabweichungen und Sensorversagen
Ältere Sensoren für pH-Wert, Sauerstoff, Trübung oder Leitfähigkeit verlieren mit der Zeit ihre Kalibriergenauigkeit. Wenn die Messwerte schleichend driften, reagiert die Steuerung auf falsche Eingangssignale: Die Belüftung läuft zu lange oder zu kurz, die Fällmitteldosierung liegt daneben, und die Schlammrückführung wird fehlerhaft geregelt. Solche Abweichungen bleiben oft unbemerkt, bis die Ablaufwerte außerhalb des Toleranzbereichs liegen.
Steuerungsausfälle und Kommunikationsfehler
Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) aus den 1990er und frühen 2000er Jahren laufen häufig mit Betriebssystemen, die keine aktuellen Sicherheits-Updates mehr erhalten. Fällt eine solche SPS aus, gibt es oft keine Ersatzplatinen mehr. Kommunikationsprotokolle, die nicht mehr dem aktuellen Stand entsprechen, erschweren die Datenübertragung an moderne Leitsysteme und erzeugen Signalverluste, Zeitverzögerungen oder vollständige Übertragungsausfälle.
Wie wirken sich EMSR-Fehler auf die Ablaufwerte und Einleitgrenzwerte aus?
EMSR-Fehler führen direkt zu verschlechterten Ablaufwerten, weil fehlerhafte Messsignale die Prozessregelung destabilisieren. Wenn die Belüftung, Dosierung oder Schlammführung nicht mehr korrekt gesteuert wird, steigen die Konzentrationen von Ammonium, Phosphor oder abfiltrierbaren Stoffen im Ablauf an, was die Einhaltung der wasserrechtlich festgelegten Einleitgrenzwerte gefährdet.
Besonders kritisch ist die zeitliche Verzögerung: Bis ein Messproblem erkannt, analysiert und behoben ist, kann die Anlage über Stunden oder Tage außerhalb der Spezifikation laufen. Im Falle einer behördlichen Kontrolle oder einer automatischen Ablaufüberwachung drohen Beanstandungen, Auflagen oder im Wiederholungsfall auch Bußgelder. Zudem können erhöhte Ablaufwerte ökologische Schäden im aufnehmenden Gewässer verursachen, die über den rein betrieblichen Schaden hinausgehen.
Für Kläranlagen, die bereits an ihre Kapazitätsgrenzen stoßen, ist das Risiko besonders hoch, weil dort weniger Puffer für Regelprozesse vorhanden ist. Ein Einblick in relevante Referenzprojekte aus der E-/MSR-Technik zeigt, wie solche Herausforderungen in der Praxis gelöst wurden.
Wann sollte eine Kläranlage ihre EMSR-Technik modernisieren?
Eine Kläranlage sollte ihre EMSR-Technik modernisieren, wenn Steuerungskomponenten älter als fünfzehn Jahre sind, Ersatzteile nicht mehr verfügbar sind, die Fehlerquote im Betrieb steigt oder die vorhandene Technik nicht mehr mit modernen Leitsystemen und Kommunikationsstandards kompatibel ist. Auch bevorstehende Kapazitätserweiterungen oder Umbauten sind ein sinnvoller Zeitpunkt für eine Gesamterneuerung.
Konkrete Warnsignale, die eine baldige Modernisierung anzeigen, sind:
- Häufige ungeplante Ausfälle von Sensoren oder Steuerungsmodulen
- Lange Wartezeiten auf Ersatzteile, weil Hersteller die Produktlinie eingestellt haben
- Manuelle Eingriffe, die eigentlich automatisiert sein sollten
- Fehlende Fernüberwachung oder veraltete Visualisierungssysteme
- Steigende Energieverbräuche durch ineffiziente Regelung
- Schwierigkeiten bei der Dokumentation und Nachvollziehbarkeit von Betriebszuständen
Wer sich unsicher ist, ob eine Modernisierung notwendig ist, sollte zunächst eine systematische Zustandsbewertung der vorhandenen EMSR-Technik vornehmen lassen. Dabei werden Alter, Verfügbarkeit von Ersatzteilen, Fehlerhistorie und Kompatibilität mit aktuellen Anforderungen bewertet.
Was kostet veraltete EMSR-Technik im laufenden Betrieb wirklich?
Veraltete EMSR-Technik verursacht im laufenden Betrieb Kosten, die weit über den direkten Reparaturaufwand hinausgehen: Energieverschwendung durch schlechte Regelung, erhöhter Personaleinsatz für manuelle Überwachung, teure Notfallreparaturen und das finanzielle Risiko von Grenzwertüberschreitungen summieren sich über Jahre zu erheblichen Beträgen.
Im Einzelnen lassen sich folgende Kostentreiber identifizieren:
- Energiemehrkosten: Eine fehlerhafte Belüftungsregelung kann den Stromverbrauch der Belüftungsaggregate spürbar erhöhen, da die Anlage im Zweifel mehr belüftet als notwendig.
- Instandhaltungsaufwand: Veraltete Geräte benötigen häufigere Wartung und Kalibrierung, oft durch spezialisierte Techniker mit entsprechend hohen Stundensätzen.
- Notfallkosten: Wenn Ersatzteile nur noch gebraucht oder zu Premiumpreisen verfügbar sind, steigen die Kosten für ungeplante Reparaturen erheblich.
- Haftungsrisiken: Grenzwertüberschreitungen können behördliche Auflagen nach sich ziehen, die kostspielige Sofortmaßnahmen erfordern.
Langfristig ist eine gezielte Modernisierung in der Regel wirtschaftlicher als das Fortführen eines störanfälligen Betriebs mit veralteter Technik. Besonders, wenn man berücksichtigt, dass moderne Steuerungssysteme Energieeinsparpotenziale erschließen, die die Investitionskosten über die Laufzeit teilweise kompensieren.
Wie läuft eine EMSR-Modernisierung in einer bestehenden Kläranlage ab?
Eine EMSR-Modernisierung in einer bestehenden Kläranlage läuft in mehreren aufeinander abgestimmten Phasen ab: Zunächst erfolgt eine Bestandsaufnahme und Zustandsbewertung, dann die Planung des neuen Systems, anschließend die schrittweise Umsetzung unter laufendem Betrieb und schließlich die Inbetriebnahme mit Schulung des Betriebspersonals.
Besonders wichtig ist die Anforderung, den laufenden Betrieb so wenig wie möglich zu unterbrechen. Deshalb wird bei Modernisierungen häufig ein schrittweises Vorgehen gewählt, bei dem Teilbereiche nacheinander umgestellt werden, während der Rest der Anlage weiterläuft. Dieses Vorgehen erfordert eine sorgfältige Planung der Übergangszustände und der temporären Schnittstellen zwischen altem und neuem System.
Moderne Ansätze wie Building Information Modeling (BIM) ermöglichen es, die neue EMSR-Technik digital zu planen und Konflikte mit der vorhandenen Anlagenstruktur frühzeitig zu erkennen. Das reduziert Überraschungen auf der Baustelle und verkürzt die tatsächliche Umbauzeit. Wichtige Schritte einer typischen EMSR-Modernisierung sind:
- Bestandsaufnahme aller vorhandenen Mess-, Steuerungs- und Schaltanlagen
- Bewertung des Zustands und der Restnutzungsdauer einzelner Komponenten
- Erstellung eines Modernisierungskonzepts mit Priorisierung nach Dringlichkeit
- Ausschreibung und Vergabe der elektrotechnischen Leistungen
- Schrittweise Umsetzung unter Betrieb mit definierten Übergangslösungen
- Inbetriebnahme, Funktionsprüfung und Einweisung des Betriebspersonals
Wie die atd GmbH bei der EMSR-Modernisierung unterstützt
Als Ingenieurbüro für Planungsaufgaben begleiten wir Kläranlagenbetreiber von der ersten Bestandsaufnahme bis zur abgeschlossenen Planung einer EMSR-Modernisierung. Unser Leistungsspektrum umfasst dabei konkret:
- Systematische Zustandsbewertung vorhandener Messtechnik, Steuerungssysteme und Schaltanlagen
- Entwicklung eines maßgeschneiderten Modernisierungskonzepts, das den laufenden Betrieb schützt
- Erstellung der Elektro- und MSR-Planung für alle Anlagenteile der Abwassertechnik und Stadtentwässerung
- Ausschreibungsunterlagen und Vergabebegleitung für die elektrotechnischen Gewerke
- Bauüberwachung und Qualitätssicherung während der Umsetzungsphase durch spezialisierte Fachfirmen
- Interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen unserem E-/MSR-Team und den weiteren Fachabteilungen
Die praktische Umsetzung, also Montage, Verkabelung und Vor-Ort-Installation, erfolgt durch spezialisierte Elektrofachfirmen. Wir planen, konzipieren und begleiten diesen Prozess fachlich. Wenn Sie wissen möchten, wie eine EMSR-Modernisierung für Ihre Anlage konkret aussehen könnte, kontaktieren Sie uns gerne für ein erstes Beratungsgespräch.