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Belüftung für Kläranlagen Wie intelligente Gebläsetechnik mit neuer Steuerung selbst bei Lastwechseln Energie spart

| Autor/ Redakteur: Thorsten Sienk* / Dr. Jörg Kempf

Angesichts der Tatsache, dass allein die Luftversorgung in der Belebungsstufe von Kläranlagen oft mehr als 70 Prozent der Betriebskosten in diesem Bereich ausmacht, wird schnell klar, warum sich Effizienzverbesserungen gerade hier lohnen – und dieses mit kurzen Return-on-Investment-Zeiten. Die Kläranlage in Rheda-Wiedenbrück ist genauso vorgegangen und testet aktuell ein neues Steuerungskonzept für die Gebläsetechnik von Aerzen.

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Aersmart heißt die neue Lösung, mit der Aerzen die Gebläse noch energieeffizienter steuern kann.
Aersmart heißt die neue Lösung, mit der Aerzen die Gebläse noch energieeffizienter steuern kann.
(Bild: Aerzen)

Vor drei Jahren begannen die Modernisierungsarbeiten der Kläranlage in Rheda-Wiedenbrück, an die sowohl die Bürger der Region Rheda-Wiedenbrück als auch Deutschlands größter Schlachtbetrieb für Schweine angeschlossen sind. Ein Projektziel bestand darin, die Biologie wirksamer mit Luft zu versorgen, indem alte Belüftungsgitter nicht nur durch neue ersetzt, sondern diese auch 30 Zentimeter tiefer unmittelbar am Boden der Belebungsbecken eingebaut wurden.

„Angesichts der Fläche der sechs Becken konnten wir so unser Bearbeitungsvolumen um einige Hundert Kubikmeter steigern“, erklärt Abwassermeister Hendrik Wulfhorst. In der weiteren Folge bedeuten die 30 Zentimeter mehr Raumgewinn allerdings auch einen Anstieg des System-Drucks von 30 mbar – was entsprechend bei der Auslegung der Gebläsetechnik zu berücksichtigen war.

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Vor der Anlagenmodernisierung wurde die Biologie mit einem recht hohen Sauerstoffüberschuss in den Becken gefahren, um vor allem die Schwankungen bei den Einlaufwerten des Schlachthofbetriebs sicher aufzufangen. Letztlich mit dem Auftrag, die Betriebskosten und den damit verbundenen CO2-Ausstoß zu reduzieren, bestand ein klares Ziel des Projektes darin, die Belüftung der Becken künftig wesentlich enger mit der schwankenden Abwasserfracht und dem daraus resultierenden Sauerstoffbedarf zu koppeln. Daraus folgte im ersten Schritt die bedarfsgerechte Drehzahlsteuerung der insgesamt vier Gebläse-Einheiten von Aerzen.

Intelligentere Luftversorgung

Die Sollwerte generiert die SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) aus den Messdaten im Abwasser – vornehmlich in Form von Ammonium- und Nitratkonzentrationen. Hinzu kommt eine intelligente Steuerung der Blendenregulierschieber, die langsam zufahren, wenn die geforderte Sauerstoffsättigung im Wasser des jeweiligen Beckens erreicht ist. Damit dieses Schließen nicht zu einem höheren Druck – und damit Widerstand – in der Leitung führt, fährt die SPS parallel den Solldruck herunter.

„Andernfalls würden wir Energie durch die Blendenregulierschieber vernichten, weil die Gebläse im Rahmen einer Konstant-Druckregelung gegen den durch die Blendenregulierschieber verursachten Druckverlust arbeiten müssen. Wir regeln jetzt mit einer Gleitdruckregelung wesentlich intelligenter und effizienter“, verdeutlicht Markus Haverkamp, Projektingenieur vom betreuenden Planer aquaconsult. Für die Grundlastversorgung der Biologie, die abwechselnd aus belüfteten und unbelüfteten Becken einen Kreislauf mit drei Reinigungsstufen bilden, hat das mit der Planung und Realisierung beauftragte Ingenieurbüro aus Hannover u.a. ein Turbogebläse von Aerzen ausgewählt.

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