Hvis moderniseringer i renseanlegg er påkrevet, vil normalt en permanent reduksjon av grenseverdiene for ammonium, nitrat og fosfat påvirke investeringsbeslutningene. Hvis det påvirker budsjettet, kan det i lys av klimavern og økonomi lønne seg å ta med energieffektivitet i planene. I lys av det faktum at lufttilførselen alene ofte står for mer enn 70 prosent av driftskostnadene innenfor dette området, blir det raskt klart hvorfor effektivisering vil lønne seg – med høy avkastning på de finansielle investeringene. Dette er nøyaktig slik renseanlegget Rheda-Wiedenbrück (326 000 pp) har planlagt. De tester for tiden AERsmart kontroll, som er et helt nytt kontrollkonsept for AERZEN blåserteknologi.
Arbeidet med å modernisere renseanlegget startet i 2013. Både husstandene i regionen Rheda-Wiedenbrück og Tysklands største griseslakteri ble koblet til. Ett av målene med prosjektet var å forsyne de biologiske prosessene mer effektivt med luft, ikke bare ved å erstatte det gamle ventilasjonsnettet med et nytt, men også ved å installere det 30 cm dypere i bakken i luftebassengene. "Arealet til de seks bassengene tatt i betraktning, kunne vi øke prosesseringsvolumet med flere hundre kubikkmeter" forklarer Hendrik Wulfhorst, leder for renseanlegget. 30 cm dypere basseng betyr imidlertid også en økning av systemtrykket med 30 mbar, noe som måtte tas i betraktning ved utforming av blåserteknologien.
Før moderniseringen av fabrikken ble de biologiske prosessene kjørt med et stort overskudd oksygen i bassengene. Dette gjorde man for å sikre på at man med god margin dekket svingningene i inngangsverdiene, spesielt fra slakteriet. For å redusere både driftskostnader og CO2-utslipp, var det derfor et klart mål med prosjektet å koble fremtidig lufting av bassengene, og dermed også oksygenforbruket vesentlig tettere til fluktuasjonen i tilstrømmingen av avløpsvann. Første trinn ble derfor å få på plass en behovsorientert hastighetsregulering av de totalt fire blåsemaskinene fra AERZEN.
Innstillingsverdiene genereres nå av PLC (programmerbar logisk styring) fra verdier målt i avløpsvannet – hovedsakelig i form av ammoniakk- og nitratkonsentrasjoner. I tillegg finnes det et intelligent styringssystem som kontrollerer membranreguleringsventilene. Disse lukkes langsomt, når den nødvendige oksygenmetningen i vannet i det aktuelle bassenget er nådd. For å unngå at denne lukkingen fører til et høyere trykk – og dermed motstand – i rørene, reduserer PLC samtidig måltrykket. "Hvis vi ikke hadde gjort dette, ville vi sløst med energi via membranreguleringsventilene. Ved en konstant trykkregulering må blåserne jobbe mot trykktapet som forårsakes av membranreguleringsventilene. Med en glidende trykkontroll, kan vi nå regulere betydelig mer «intelligent og effektivt», forklarer Markus Haverkamp, prosjektingeniør i konsulentselskapet Aquaconsult som har bistått i prosjektet. Basistilførselen av biologisk masse danner vekselvis en krets av ventilerte og uventilerte bassenger med tre rensetrinn. Der ingeniørkontoret i Hannover som arbeider med planlegging og gjennomføring, blant annet har valgt en turboblåser utviklet av AERZEN.
Modellen AT 150-0.8S-G5 har en volumstrøm på 4800 kubikkmeter per time med en nominell motoreffekt på 143 kW ved et inntakstrykk på 1 bar og et endelig trykk på opptil 1,8 bar. For Cord Utermann, salgsingeniør i AERZEN, er turboblåsere typiske eksempler på energioptimaliserte grunnlastmaskiner som bør kjøres 24 timer i døgnet innenfor de nominelle verdiparameterne, siden de da opererer med høyest mulig økonomisk effektivitet. "Som med nesten all turboteknologi, faller energieffektiviteten så snart maskinene går inn i dellastområdet", forklarer Utermann. Som en konsekvens, skal det utvikles konsepter som sørger for energieffektiv rensing av avløpsmengder som varierer fra høye til lave gjennom dagen. For å oppnå en optimal energieffektivitet i et renseanlegg, betyr en slik tilnærming at luftbehov som overstiger grunnlasten, må dekkes av blåsemaskiner som lobeblåsere og Skrueblåsere. De er sterke i den øvre delen av kontrollområdet mellom 25 % og 100 % og har god effektivitet, også ved dellast. Derfor er to AERZEN Delta Hybrid (D 62 S)-enheter og en Delta-blower (GM 80 L) også en del av det sammensatte systemet ved renseanlegget i Rheda-Wiedenbrück.
AERZEN har utviklet AERsmart slik at denne kvartetten ikke bare forsyner luftetankene med nødvendige oksygen gjennom en trygg prosess, den genererer også den nødvendige luftmengden på den mest energieffektive måten i et helhetlig system. Ifølge Cord Utermann var en av de store reguleringstekniske utfordringene å gjøre overgangene mellom de overlappende driftsområdene så flytende som mulig og så energieffektiv for hver last som mulig. Med andre ord å drifte maskinkombinasjonen på en så optimal måte som mulig. – For å oppnå dette måtte behandlingen av hver last stå i samsvar med det reelle behovet, inklusive topp- og bunnbelastningene som alltid oppstår, sier Markus Haverkamp. Siden tre forskjellige maskiner med avvikende operasjonsområder og effektivitet blir brukt i renseanlegget i Rheda-Wiedenbrück, må driften koordineres på en slik måte at antall endringer er så få som mulige. – Dette fordi stadige bytter mellom inn- og utkoblinger øker slitasjen, opplyser prosjektingeniøren fra Aquaconsult. "En effektiv luftfordeling mellom luftetankene (varierende trykkontroll, inntrenging av forstyrrelser som for eksempel NH4-N, mengden av vann etc.) og effektive maskinvalg er avgjørende for å oppnå en optimal total effektivitet. Dette blir realisert ved hjelp av det nye styresystemet fra AERZEN."
Oksygenbehovet i de tre rensetrinnene er grunnlaget for optimalisering til styresystemet med AERsmart-kontroll. De indekserte dataene behandles av den sentrale PLC-en i anlegget, og det bergende måltrykket overføres med Profibus til blåserstyringen. AERsmart sørger deretter for en optimalt kombinert drift av de fire maskinene når det gjelder energisparing. "Turboblåserne som brukes her, har for eksempel den høyeste effektiviteten ved en kapasitet på 83 prosent", forklarer Cord Utermann. Dersom luftbehov overstiger dette, kan det være mer effektivt å koble ut grunnlastmaskinen fullstendig og dekke det relativt lave luftbehov ved de to Delta Hybrid-maskinene. "Bakteriene bryr seg ikke hvor oksygenet kommer fra", sier Hendrik Wulfhorst med et smil. Lederen av renseanlegget påpeker imidlertid at blåserteknologien ble prosjektert i forbindelse med planleggingen i forkant av modernisering, slik at ytelsen til turboviften er tilstrekkelig til "normale" dagsbehov.
I første omgang sparer renseanlegget i Rheda-Wiedenbrück ca. 30 prosent energi i biologiprosessene ved å benytte energioptimaliserte blåsere og en relativt enkel prosesskontroll som er nærmere knyttet til de faktiske verdiene. AERsmart gir en ytterligere besparelse på fem til åtte prosent ved å optimalisere blåsernivået. Felttesten i renseanlegget vil vise hvor mye dette vil utgjøre over en lengre driftsfase. Rheda-Wiedenbrück er det første renseanlegg i Tyskland som tester AERsmart under reelle forhold. "Vi må prøve applikasjonen på stedet, siden vi bare kan teste ut de komplekse sammenhengene i et renseanlegg i drift. Dette kan ikke reproduseres ved en testbenk. Derfor er dette tette samarbeidet med kundene våre så viktig. Dette er den eneste fremgangsmåten som gir oss et solid referansegrunnlag for framtidsrettet utvikling", oppsummerer Cord Utermann.
