Ha a szennyvízkezelő telepek korszerűsítése időszerű, akkor szabályként az ammónium, nitrát és foszfát folyamatosan csökkenő határértékei mozgatják a beruházási döntéseket. Ha a költségkeretet érinti, akkor a klímavédelmet és a pénzügyeket figyelembe véve megéri az energiahatékonyságot belevenni a tervekbe. Mivel csak a levegőztetés légellátása gyakran az üzemeltetési költségek 70 fölé megy ezen a területen, hamarosan kiderül, miért különösen itt térül meg gyorsan a jobb hatékonyság, a beruházási periódusok magas megtérülésével. Pontosan így tervezte a Rheda-Wiedenbrück szennyvízkezelő telep (326 000 főnek megfelelő). Jelenleg tesztelik az AERZEN egy vadonatúj, fúvótechnológia-szabályzási elgondolását, az AERsmart szabályzási kombinációt.
A szennyvízkezelő telep korszerűsítése 2013-ban kezdődött. Ide van kötve a Rheda-Wiedenbrück régió lakossága és Németország legnagyobb sertésvágóhídja. A projekt célja a biológiai rendszer hatékonyabb légellátása volt, nem csak kicserélve a régi szellőzőrácsokat újakra, de azokat 30 cm-rel mélyebbre beépítve a levegőztető medencék lábánál. “A 6 medence felületét tekintve több száz m3-rel tudtuk a feldolgozó volument növelni" mondja Hendrik Wulfhorst szennyvízért felelős vezető. A 30 cm-es nyert tér azonban 30 mbar nyomásnövekedést jelent, amelyet a fúvótechnológia tervezésénél figyelembe kellett venni.
A telep korszerűsítése előtt a biológiai rendszer nagy oxigénfelesleggel működött a medencékben, főként a vágóhídról jövő belépő értékek ingadozásának biztonságos lefedése érdekében. Végül pedig az üzemi költségek és a társuló CO2-kibocsátás csökkentésének igénye miatt a projekt világos célja volt, hogy a medencék levegőztetését a jövőben jelentősen szorosabban összekapcsolják az ingadozó szennyvízterheléssel és az abból adódó oxigénfogyasztással. Ez ösztönözte az AERZEN összesen 4 fúvó egységének igény szerinti fordulatszám-szabályozását.
A beállítási értékeket a PLC (programozható logikai vezérlő) hozza létre a szennyvízben mért adatokból, ami főként ammónium és nitrát koncentráció. Továbbá a szabályozószelepek intelligens szabályzással vannak ellátva. A megfelelő medencében az előírt oxigén szaturáció elérésekor lassan bezáródnak. Annak érdekében, hogy ez a zárás ne vezessen nagyobb nyomáshoz, illetve annak következtében nagyobb ellenálláshoz a csőben, ezzel együtt a PLC csökkenti a célnyomást. “Különben energiát veszítenénk el a retesz szabályozószelepek révén, mivel állandó nyomásszabályzáson a fúvóknak a retesz szabályozószelepek által okozott nyomásvesztéssel szemben kell dolgozniuk. A csúszó nyomásszabályzáson jelentősen intelligensebb és hatékonyabb módon szabályzunk”, mondja Markus Haverkamp, projekt mérnök a támogató Aquaconsult tervező cégtől. A biológiai rendszer alapterheléses ellátásához, váltakozóan szellőztetett és nem szellőztetett medencék körét kialakítva 3 tisztítási fokozattal, a tervezéssel és kivitelezéssel megbízott hannoveri mérnökiroda többek között egy AERZEN turbó fúvót választott ki.
Az AT 150-0.8S-G5 típus térfogatáram óránként 4 800 m3 levegőt szállít 143 kW névleges motorteljesítménnyel, 1 bar bemeneti és max. 1,8 bar végső nyomással. Cord Utermann, az AERZEN értékesítő mérnöke számára a turbó fúvók az energiára optimalizált alapterhelésű gépek klasszikus képviselői, amelyeknek 24 órában folyamatosan kellene futniuk a névleges paramétereken belül, mivel akkor a leggazdaságosabbak. “Mint szinte bármely turbó technológia esetén, az energetikai hatékonyság leesik, ha a gépek a részterheléses tartományba kerülnek”, magyarázza Utermann. Tehát gondosan kell tervezni a szennyeződés-terhelések energiahatékony tisztítását, ha a terhelés naponta magas és alacsony szintek között változik. A szennyvízkezelő telepek optimális energiahatékonysága érdekében ez azt jelenti, hogy az alapterhelést meghaladó levegőigényt térfogat kiszorításos gépekkel, pl. térfogat kiszorításos fúvókkal és forgólapátos kompresszorokkal kell biztosítani. Ezek erősek a magas, 25% és 100% közötti szabályozási tartományokban, és jó a hatékonyságuk részterhelésen is. Ezért két AERZEN Delta Hybrid (D 62 S) és egy Delta Blower (GM 80 L) kompakt egység is része a Rheda-Wiedenbrück szennyvízkezelő telep vegyes gépcsoportjának.
Az AERZEN kifejlesztette az AERsmart egységet annak érdekében, hogy ez a négyes ne csak a szükséges oxigént biztosítsa a levegőztető medencék számára biztonságos módon, de a megfelelő levegőmennyiséget is állítsa elő a gépcsoportban energetikailag leghatékonyabb módon. Cord Utermann szerint “a szabályzástechnika művészete az, hogy a lehető legsimábbak legyenek az átmenetek az egyes átfedő üzemelési területek között, és minden terhelésre energetikailag a lehető leghatékonyabb módon, vagyis a különböző gépek a kombinációban mindig az optimumon dolgozzanak.” Ezek Markus Haverkamp szerint a “minden terhelés a valódi igénynek feleljen meg” elvéből adódnak. Ez “mindig jelent csúcsokat és völgyeket is”. Mivel a Rheda-Wiedenbrück szennyvízkezelő telepen 3 különböző gép van eltérő működési tartományokkal és hatékonysággal, üzemüket úgy kell összehangolni, hogy a “lehető legkevesebb kapcsolási művelettel járjon. Az állandó ki- és bekapcsolás fokozná a kopást”, mondja az Aquaconsult projekt mérnöke. “A levegőnek a levegőztető tartályok közötti hatékony elosztása (csúszó nyomásszabályzás, zavarok megjelenése, pl. NH4-N, a víz mennyisége stb.) és a gépek megfelelő kiválasztása szükséges az általános optimális hatékonysághoz. Ezt az AERZEN új szabályzó rendszere valósítja meg.”
A három tisztítási fázis oxigénigényén alapul a szabályzó rendszer optimalizálása az AERsmart szabályzással. A mutatókat a berendezés központi PLC-je dolgozza fel, majd az eredményt, a cél nyomást Profibus továbbítja a fúvó szabályzásának. Az AERsmart ezután figyeli a 4 kompakt egység optimális összehangolt működését az energiatakarékosság érdekében. “Pl. az itt alkalmazott turbó fúvó 83-os kapacitáson a leghatékonyabb”, mondja Cord Utermann. Ha a levegőigény ezen érték alatt van, akkor hatékonyabb lehet az alapterhelésű gép teljes kikapcsolása, és a viszonylag alacsony levegőigény mindkét Delta Hybrid géppel történő ellátása. “A baktériumainkat nem érdekli, honnan jön az oxigén”, közli egy mosollyal Hendrik Wulfhorst. De a szennyvízkezelő telep vezetője kiemeli, hogy a fúvó technológia a korszerűsítés előtti felfuttatás során volt tervezve, így a turbó fúvó teljesítmények elegendőnek kellene lennie a "normál" napi igényhez.
Közbenső eredményként a Rheda-Wiedenbrück szennyvízkezelő telep kb. 30 energiát tudott megtakarítani a biológiai rendszerben az energiára optimalizált fúvókkal és egy viszonylag egyszerű folyamatszabályzással, amely jobban hozzá van kötve a domináló tényleges értékekhez. Az AERsmart további 5-8%-ot hoz a fúvószinten történő optimalizálással. A szennyvízkezelő telep üzemi próbája mutatja majd meg, hogy ez mennyi lesz a hosszabb üzemi fázisban. Rheda-Wiedenbrück az első német szennyvízkezelő telep, amely az AERsmart-ot valós körülmények között teszteli. “Helyszíni alkalmazás kell, mert csak terepen tudjuk egy szennyvízkezelő telep összetett kapcsolatait felismerni; ezt próbapadon nem lehet reprodukálni. Ezért olyan fontos megrendelőinkkel az élénk együttműködés, mert csak ez az eljárás adja meg a közeli alkalmazási referenciákat a jövőbe irányuló fejlesztésekhez”, foglalja össze Cord Utermann.
