Ausgabe 02/16

Die Modernisierungsarbeiten des Abwasserbetriebs, an den sowohl die Bürger der Region Rheda-Wiedenbrück als auch Deutschlands größter Schlachtbetrieb für Schweine angeschlossen sind, begannen 2013. Ein Projektziel bestand darin, die biologische Reinigung 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. Vor der Anlagenmodernisierung wurde die Biologie mit hohem Sauerstoffüberschuss in den Becken gefahren, um vor allem 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. Die Sollwerte generiert die Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) 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“, 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 bildet, hat das mit der Planung und Realisierung beauftragte Ingenieurbüro aus Hannover unter anderem ein Turbogebläse von AERZEN ausgewählt. Der Typ AT150-0.8S erreicht mit einer Motor-Nennleistung von 143 kW einen Ansaugvolumenstrom von 4.800 Kubikmetern in der Stunde bei einem Ansaugdruck von 1 bar und einem Enddruck bis 1,8 bar. 

Basis für die steuerungstechnische Optimierung mit der AERsmart-Steuerung bildet der Sauerstoffbedarf in den drei Reinigungsstufen. Die Kennzahlen werden von der zentralen Anlagen-SPS verarbeitet, und der daraus resultierende Solldruck wird per Profibus an die Gebläsesteuerung gegeben. AERsmart sorgt dann dafür, dass die vier Aggregate energetisch optimal miteinander arbeiten. „Das hier eingesetzte Turbogebläse hat zum Beispiel bei 83 Prozent Auslastung den höchsten Wirkungsgrad“, erklärt Utermann. Liegt der Luftbedarf darunter, kann es folglich effizienter sein, die Grundlastmaschine ganz abzuschalten und den vergleichsweise geringen Luftbedarf durch die beiden Delta Hybrid Anlagen zu decken. „Unsere Bakterien ist es egal, wer für den Sauerstoff sorgt“, merkt Wulfhorst augenzwinkernd an. Der Abwassermeister weist jedoch darauf hin, dass im Vorfeld der Modernisierungen die Gebläsetechnik so projektiert wurde, dass die Leistung des Turbogebläses für den „normalen“ Tagesbedarf ausreicht. Als Zwischenergebnis konnte die Kläranlage Rheda-Wiedenbrück mit den energieoptimierten Gebläsen und einer vergleichsweise einfachen Prozesssteuerung, die enger mit den herrschenden Ist-Werten verknüpft ist, rund 30 Prozent Energie in der Biologie einsparen. AERsmart bringt weitere fünf bis acht Prozent. Wie viel es über eine längere Betriebsphase genau ist, wird der Feldtest in der Kläranlage zeigen. Rheda-Wiedenbrück ist der erste Abwasserbetrieb in Deutschland, der die AERsmart in der Praxis testet. „Die komplexen Zusammenhänge einer Kläranlage können wir nur im Feld erfassen. Das lässt sich auf keinem Teststand abbilden. Deshalb ist uns die intensive Zusammenarbeit mit unseren Kunden so wichtig. Nur so können wir einen engen Anwendungsbezug für zukunftsweisende Weiterentwicklungen erhalten“, fasst Utermann zusammen.