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Belüftungstechnik für Kläranlagen Denn Luft ist nicht umsonst – Belüftungstechnik für die aerobe Belebung

| Autor / Redakteur: Hans-Jürgen Bittermann / Dr. Jörg Kempf

Abwassertechnische Anlagen zählen zu den elektrischen Großverbrauchern. Allein die Belüftung verbraucht gut die Hälfte davon. Da gilt es, jedes Stellrad zu nutzen, um weniger Energie einsetzen zu müssen.

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Delta-Flex-Membranen minimieren den Druckverlust bei der Belüftung.
Delta-Flex-Membranen minimieren den Druckverlust bei der Belüftung.
(Bild: Bilfinger Water Technologies)

Druckbelüftungssysteme leiten während der Hauptreinigungsstufe (Belebungsbecken) von Kläranlagen Luftsauerstoff ein, um das Wachstum von aeroben Mikroorganismen zu ermöglichen und zu fördern. Diese Belüftung erfordert in der Regel den mit Abstand größten Energieaufwand von allen Verfahrensschritten einer kommunalen Abwasserbehandlungsanlage.

In Anlagen mit anaerober Schlammstabilisierung, d.h. mit nachgeschalteter Klärschlammfaulung und Biogasgewinnung (betrifft etwa 76 % Prozent aller Einwohnerwerte) liegt der Stromverbrauch für die Belüftung im Durchschnitt bei etwa 50 % des gesamten Strombedarfs. Bei kleineren Anlagen mit aerober Schlammstabilisierung erfordert die Belüftung zwischen 60 und 80 % des Gesamtstrombedarfs der Kläranlage, so das Umweltbundesamt (UBA).

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Stellräder, um den Energiebedarf wirksam zu senken, sind laut UBA der Austausch der Belüfter sowie die Optimierung der Belüfteranordnung und Regelung der Belüftung über eine Online-Erfassung der Ammoniumkonzentration (im Ablauf der biologischen Stufe).

Membranbelebung mit kombinierter Faulung

Membranbelebungsanlagen in Klärwerken reinigen Abwasser besonders gut. Manko bisher: ein höherer Energiebedarf. Das muss nicht sein, wie ein Projekt des Erftverbands zeigen soll. Es geht dabei um das Gruppenklärwerk Kaarst-Nordkanal, mit einer Ausbaugröße von 80.000 Einwohnerwerten die größte Membranbelebungsanlage in Europa.

Eine Membranbelebungsanlage erfüllt zwei Funktionen: Bakterien und Kleinstlebewesen reinigen das Wasser wie in einem konventionellen Belebungsbecken. Indem das Wasser durch Membranen strömt, wird es zusätzlich mechanisch von Mikrokunststoffteilchen, Bakterien und anderen potenziell pathogenen Mikroorganismen sowie von feinsten Schmutzpartikeln und Schwimmschlamm befreit. Mit dem Vorhaben will der Erftverband erstmalig eine Membranbelebungsanlage mit einer Faulung kombinieren. Das Abwasser wird vorgeklärt, das Fließverhalten durch Steuerung des Feststoffgehaltes verbessert, und durch die Verstromung des Faulgases aus der anaeroben Stabilisierung des Überschussschlamms können künftig in einem Blockheizkraftwerk fast 900 MWh Strom pro Jahr gewonnen werden. Das Projekt läuft noch bis April 2018.

Bemessung und Regelung der Belüftung

Ein echter Vergleich verschiedener Belüftungssysteme muss über die Investitionskosten und den Sauerstoffertragswert hinausgehen und den kompletten Lebenszyklus einer Anlage betrachten. Mit Aqua Aero (Bilfinger Water Technologies) kann die komplette Belüftungstechnik geplant werden, inklusive Ermittlung des Sauerstoffertragswerts, der Investitions- und Betriebskosten und des Projektkostenbarwerts.

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