Při uvažování o modernizaci čistírny odpadní vody, se při této investici zpravidla zohledňuje trvalé snížení mezních hodnot amoniaku, dusičnanů a fosforečnanů. Pokud jde o rozpočet, je is ohledem na ochranu klimatických podmínek a financí výhodné zahrnout do svých plánů i efektivní využívání energie. Při pohledu na skutečnost, že právě dodávka vzduchu pro provzdušňování často zodpovídá za více než 70% provozních nákladů v této oblasti, brzy se stane jasnějším důvod, proč se obzvlášť zde vyplatí zlepšení účinnosti - a to s krátkou dobou návratnosti investice. Toto je přesně to, co plánovala čistírna odpadních vod Rheda-Wiedenbrück (326.000 ekvivalent obyvatel). V současnosti testují zcela nový koncept ovládání technologie dmychadel AERZEN, pomocí řízení AERsmart.
V roce 2013 byly zahájeny práce na modernizaci čistírny odpadních vod. Napojení na tuto ČOV jsou obyvatelé regionu Rheda-Wiedenbrück, jakož i největší jatka prasat v Německu. Cílem projektu bylo zásobovat vzduchem biologickou část čistírny efektivněji, nejen prostřednictvím nahrazení starých aeračních desek novými, ale také jejich instalací o 30 cm hlouběji na dno provzdušňovacích nádrží. "Při pohledu na objem šesti nádrží bychom mohli takovýmto způsobem zvýšit zpracovávaný objem o několik set metrů krychlových," vysvětluje manažer provozu čistírny pro odpadní vodu Hendrik Wulfhorst. Avšak následně získaný prostor 30 cm znamená zvýšení systémového tlaku o 30 mbar, co se muselo zohlednit i při návrhu dmychadel.
Před modernizací provozu fungovala biologie v nádržích s vysokým přebytkem kyslíku, zvláště pro bezpečné pokrytí kolísavého přítoku odpadních vod z jatek. Nakonec byl požadavek na snížení provozních nákladů a s tím spojené emise CO2 jasným cílem projektu, a zároveň do budoucna přizpůsobit provzdušňování nádrží značně kolísavému zatížení odpadními vodami s výslednou spotřebou kyslíku. To znamenalo v prvním kroku navržení celkově čtyř dmychadel s regulací otáček, pro výrobu vzduchu podle aktuální potřeby, které dodala společnost AERZEN.
Požadované hodnoty vytváří PLC (programovatelné logické řízení) z dat naměřených v odpadní vodě - převážně ve formě koncentrací amoniaku a dusičnanů. Kromě toho je zde použit inteligentní řídicí systém membránových regulačních ventilů. Ty se pomalu zavírají, když se dosáhne požadované nasycení vody kyslíkem v příslušné nádrži. Aby se zamezilo tomu, že toto zavření vede k vyššímu tlaku - a následně k vyššímu odporu - v potrubí, souběžně PLC snižuje požadovaný tlak. "Jinak bychom zmařili energii prostřednictvím membránových regulačních ventilů, neboť v rámci regulace stálého tlaku by museli dmychadla pracovat proti ztrátě tlaku způsobené membránovými regulačními ventily. S posunutím regulačního tlaku nyní regulujeme mnohem inteligentněji a efektivněji", objasňuje Markus Haverkamp, projektový inženýr ze společnosti Aquaconsult. Pro zásobování základního zatížení biologie, tvořící alternativně okruh provzdušňovaných a neprovzdušňovaných nádrží s třemi stupni čištění, inženýringová společnost v Hannoveru uvažovala s využitím turbodmychadel, které vyrobila společnost AERZEN.
Typ AT 150-0.8S-G5 dosahuje sací objemový průtok výkon 4.800 m3/h se jmenovitým výkonem motoru 143 kW při sacím tlaku 1 bar a konečném tlaku až do 1,8 bar. Pro Corda Utermanna, manažera prodeje společnosti AERZEN, jsou turbodmychadla klasickými představiteli strojů, které jsou energeticky optimalizované pro základní zatížení, které by měly pracovat nepřetržitě 24 hodin při jmenovitých parametrech, kdy dosahují nejvyšší ekonomickou účinnost. "Jako u téměř jakékoli turbo technologie klesá energetická účinnost když stroje pracují v rozsahu částečného zatížení", vysvětluje Utermann. V důsledku toho se vyvíjejí koncepty, které se starají o energeticky efektivní čištění odpadních vod, jejichž přítok se v průběhu dne mění od vysokého po nízký. Pro optimální energetickou účinnost v čistírně odpadních vod tento postoj znamená, že požadavek na vzduch, přesahující základní zatížení, musí pokrýt objemovými zařízeními, jako jsou například dmychadla s rotačními písty a kompresory s rotačními písty. Jsou vhodné pro jejich vysoký rozsah ovládání mezi 25% až 100% a mají dobrou účinnost i při provozu s částečným zatížením. Proto jsou také součástí kombinovaného systému v čistírně odpadních vod v Rheda-Wiedenbrück dva agregáty typu Delta Hybrid (D 62 S) a jedno dmychadlo Delta Blower (GM 80 L) od společnosti AERZEN.
AERZEN vyvinul AERsmart, aby toto kvarteto nejen bezpečně pokrylo potřebnou spotřebu kyslíku pro provzdušňovací nádrže, ale také vytvářelo v tomto kombinovaném systému požadovaný objem vzduchu energeticky nejefektivnějším způsobem. Podle Corda Utermanna, "je velkým uměním řídícího inženýrství vytvoření přechodů mezi překrývajícími se provozními oblastmi tak plynule, jak je to jen možné a tak energeticky nejefektivnější pro každé zatížení, jak se jen dá, t.j. provozovat různé kombinace různorodých strojů tak, aby byl výsledek co nejoptimálnější." To znamená, že "každé zatížení strojů se shoduje se skutečnou potřebou" podle Markuse Haverkamp. Toto "vždy zahrnuje vzestupné a sestupné vrcholy". Jelikož se v čistírně odpadních vod v Rheda-Wiedenbrück používají tři různé stroje s rozdílnými provozními rozsahy, jejich provoz musí koordinovat takovým způsobem, "že počet spínání bude tak nízký, jak je to jen možné. Jelikož by časté zapínání a vypínání zvýšilo opotřebení zařízení", vysvětluje projektový inženýr ze společnosti Aquaconsult. "Efektivní rozvádění vzduchu mezi provzdušňovacími nádržemi (řízení měnícího se tlaku, eliminace poruch, jako například NH4 -N, množství vody atd.) A volba efektivního stroje jsou potřebné pro optimální celkovou účinnost. Toto se realizuje prostřednictvím nového řídicího systému AERZEN."
Potřeba kyslíku ve třech stupních čištění je základem pro optimalizaci řídicího systému s řízením AERsmart. Ukazatele zpracovává centrální PLC systém čistírny a výsledný požadovaný tlak se přenáší prostřednictvím Profibus rozhraní k řízení dmychadla. AERsmart se pak stará o optimální kombinovaný provoz čtyř samostatných agregátů s ohledem na úsporu energie. "Turbodmychadlo, které je zde použito, má například nejvyšší účinnost při výkonu 83%", vysvětluje Cord Utermann. Pokud je požadavek vzduchu mimo tuto hodnotu, může být efektivnější, když se zcela vypne stroj se základním zatížením a pokryje se relativně nízká požadavek vzduchu dvěma stroji Delta Hybrid. "Naše bakterie se nestarají o to, odkud pochází kyslík", říká s úsměvem Hendrik Wulfhorst. Ale vedoucí čistírny odpadních vod poukazuje na to, že dmychadlová technika byla projektována již při spouštění modernizace, takže výkon turbodmychadla by měl být dostatečný pro "normální" denní potřebu.
Předpokládaná úspora pro čistírnu odpadních vod v Rheda-Wiedenbrück byla při použití energeticky optimalizovaných dmychadel a relativně jednoduchého procesu řízení, který je užší provázán s převládajícími aktuálními hodnotami, okolo 30% energie v biologii. AERsmart dále poskytuje dalších 5 až 8% úspory díky optimalizaci na úrovni dmychadla. Test přímo na čistírně odpadních vod dokáže, kolik to opravdu bude i z pohledu delší provozní doby. Rheda-Wiedenbrück je první čistírnou odpadních vod v Německu, která testuje AERsmart za reálných podmínek. "Potřebujeme použití přímo v provozu, jen tak dokážeme rozpoznat komplexní propojení čistírny odpadních vod, toto se nemůže nasimulovat na zkušebně. Toto je důvod, proč je tak důležitá intenzivní spolupráce s našimi zákazníky, protože jen tento proces nám poskytne nejlepší referenci využití pokrokově orientovaných technologií tvořených pro budoucnost ", shrnuje Cord Utermann.
