Atık su arıtma tesislerinde modernizasyon söz konusu olduğunda, kural olarak, amonyum, nitrat ve fosfatın sürekli düşen sınır değerleri yatırım kararlarını zorlamaktadır. İklim koruması ve finans bakımından enerji verimliliğini planlara dahil etmek kısa sürede meyvelerini verecektir. İşletme maliyetlerinin yüzde 70'inden fazlasının havalandırmadan kaynaklandığı düşünüldüğünde, bu alanda yapılacak verim arttırma işleminin önemi ortaya çıkmaktadır. Rheda-Wiedenbrück atıksu arıtma tesisinin (326.000 nüfusa denk gelen) planlanma şekli tam olarak böyledir. Şu an halen, AERZEN blowerlerini kontrol etmek için, AERsmart adı verilen yepyeni bir konseptini test etmekteler.
2013'te, atık su arıtma tesisinin modernizasyon çalışmaları başladı. Rheda-Wiedenbrück bölgesinin ve Almanya'nın en büyük domuz mezbahasının atıksuları bu tesiste toplanmaktadır. Proje hedefi, hem eski havalandırma hattını yenileyip hem de boruları havalandırma havuzlarında 30 cm daha derine yerleştirerek biyolojik yaşamı havayla daha verimli bir şekilde beslemekti. Atık su müdürü Hendrik Wulfhorst, "Altı havuzun yüzeyi göz önüne alındığında, işleme hacmimizi birkaç yüz metreküp artırabiliriz" dedi. Bununla birlikte, elde edilen 30 cm'lik alan, blower seçimi esnasında dikkate alınması gereken sistem basıncında 30 mbar'lık bir artış anlamına gelmekteydi.
Tesisin modernizasyonu öncesinde havuzlar, özellikle mezbahadan gelen atıksu miktarındaki dalgalanmaları telafi edebilecek şekilde yüksek bir oksijen oranı ile çalıştırılmıştır. Sonuç olarak, işletme masraflarının ve CO2 emisyonunun azaltılması talimatı ardından projenin açık ve net amacı; harcanan oksijen miktarının, değişen atıksu miktarına göre ayarlanmasıydı. İlk adım, AERZEN tarafından üretilen toplam dört blower ünitesinin ihtiyaç odaklı hız regülasyonunu kapsamaktaydı.
İstenen set değerleri PLC tarafından, atıksuda ölçülen değerler (çoğunlukla amonyum ve nitrat konsantrasyonları) kullanılarak oluşturulur. Ek olarak, diyafram ayar valfleri için akıllı bir kontrol sistemi mevcuttur. Karşılık gelen havuz suyundaki oksijen gerekli doygunluğa eriştiğinde yavaşça kapanırlar. Bu kapanmanın boruda daha yüksek bir basınca ve sonuç olarak da daha fazla dirence yol açmasını önlemek maksadıyla PLC hedef basıncını azaltır. "Aksi durumda, sabit basınç uygulamasındaki gibi, blowerler diyafram ayar vanalarının oluşturduğu basınca karşı çalışmak zorunda kalacak ve enerji boşa harcanacaktı. Değişken basınç kontrolü sayesinde artık çok daha verimli şekilde ayar yapabiliyoruz.” diyor, planlama şirketini Aquaconsult’ın proje mühendisi Markus Haverkamp. Sırasıyla üç saflaştırma kademesi ile havalandırmalı ve havalandırılmamış havuzların bir devresini oluşturan biyolojinin baz yükü kaynağı için, planlama ve hayata geçirmeyle yetkili Hannover deki mühendislik bürosu diğer blowerlerin arasından AERZEN'in ürettiği bir turbo bloweri seçmiştir.
AT 150-0.8S-G5 modeli, 1 bar emiş basıncı ve 1.8 bar karşı basınçta, 143 kW nominal güce sahip bir motorla, saatte 4.800 metreküp debi ulaşmaktadır. AERZEN'in satış mühendisi Cord Utermann’a göre turbo blowerler, en tipik baz yük makineleri olup, nominal limitler dahilinde 24 saat kesintisiz çalıştırılmaları durumunda maksimum ekonomik verimlilik sağlamaktadır. Utermann "Neredeyse her turbo teknolojisinde olduğu gibi, enerji verimliliği, makineler kısmi yükte çalıştırıldığı zaman düşmektedir" şeklinde ifade etmektedir. Sonuç olarak, gün içinde sürekli değişen kirlilik yükünün verimli şekilde bertaraf edilebilmesi için konsept geliştirilmelidir. Atık su arıtma tesisinde optimum bir enerji verimliliği için bu yaklaşım, baz yükü aşan hava ihtiyacının pozitif deplasmanlı blowerler ve döner loblu kompresörler gibi deplasmanlı makineler tarafından karşılanması gerektiği anlamına gelmektedir. %25 ve %100 aralığında değişen debilerde hem güçlüdürler hem de iyi bir verimliliğe sahiptirler. Bu yüzden, iki adet Delta Hybrid (D 62 S) tipi ve bir adet Delta Blower (GM 80 L) tipi AERZEN paket ünitesi de Rheda-Wiedenbrück su arıtma tesisindeki kombine sistemin bir parçasıdır.
AERZEN, bu dörtlünün havalandırma tankları için gerekli olan oksijeni sadece güvenli bir prosesle karşılamakla kalmayıp, aynı zamanda gerekli hava debisinin kombine sistemde en yüksek enerji verimliliğiyle üretilmesini sağlamak amacıyla AERsmart'ı geliştirmiştir. Cord Utermann'a göre, "Kontrol mühendisliğinin birincil amacı, kesişen çalışma alanları arasındaki geçişleri olabildiğince akıcı ve verimli şekilde sağlamaktır. Örn. Her zaman ideal değeri sağlamak için farklı makineleri kombine şekilde kullanmak.” Bunlar, Markus Haverkamp'a göre "gerçek ihtiyaca uyan her yükten" kaynaklanmaktadır. Bu "her zaman yukarı ve aşağı doğru maksimumlar içermektedir". Rheda-Wiedenbrück atık su arıtma tesisinde farklı çalışma aralığında ve verimlilikte üç farklı makine kullanıldığından, bunların çalışması " makineler arası geçiş sayısı mümkün olduğunca düşük olacak biçimde" koordine edilmelidir. Çünkü, Aquaconsult proje mühendisinin de belirttiği gibi “sürekli açıp kapatmak yıpranmaya yol açacaktır. "Havalandırma tankları arasında etkili bir hava dağılımı (değişken basınç kontrolü, örneğin NH4-N, su miktarı gibi bozuklukların içeri girmesi vb.) ve verimli makine seçimi, ideal verimlilik için zaruridir. AERZEN’in yeni kontrol sistemi sayesinde bunu gerçekleştirebilmek mümkündür.”
Oksijen ihtiyacı, kontrol sisteminin AERsmart aracılığıyla optimize edilmesinin temelini oluşturmaktadır. Gelen veriler tesisin merkezi PLC’si tarafından işlenir ve ortaya çıkan hedef basınç Profibus aracılığıyla blower kontrol ünitesine aktarılır. Sonrasında AERsmart, enerji tasarrufu sağlamak için, dört ünitenin ideal kombinasyonla çalışmasını sağlar. Cord Utermann, " Örneğin, burada kullanılan turbo blower, yüzde 83 kapasitede en yüksek verimlilik oranına sahiptir” şeklinde ifade etmiştir. Hava ihtiyacı bu değerin üzerindeyse, baz yük makinesini tamamen kapatmak ve nispeten düşük hava ihtiyacını iki Delta Hybrid ile karşılamak daha verimli olabilir. Hendrik Wulfhorst gülümseyerek "Oksijenin nereden geldiği bakterilerimizin umurunda değil” demiştir. Ancak, atık su arıtma tesisinin yöneticisi, blower teknolojisinin modernizasyonun başlangıcında tasarlandığını böylece turbo blowerin performansının "normal" günlük gereksinim için yeterli olabileceğini belirtmiştir.
Geçici bir sonuç olarak, Rheda-Wiedenbrück atık su arıtma tesisi, enerjisi optimize edilmiş blowerler ve gerçek değerlerle daha yakından ilişkili basit bir proses kontrolü ile yaklaşık yüzde 30'luk enerji tasarrufu sağlayabilir. Blower düzeyinde optimizasyona bağlı olarak AERsmart yüzde beş ila sekiz oranında ek verim de sağlamaktadır. Atık su arıtma tesisi saha testi, bunun ne kadar olacağını daha uzun bir çalışma aşamasında ortaya koyacaktır. Rheda-Wiedenbrück, AERsmart'ı Almanya’da gerçek şartlar altında test eden ilk atık su arıtma tesisidir. "Bir atık su arıtma tesisinin karmaşık bağlantılarını sadece sahada fark edebileceğimizden dolayı yerinde uygulamaya ihtiyaç duymaktayız; bu test standında gerçekleştirebileceğimiz bir şey değil. İşte bu sebeple, müşterilerimizle aramızdaki yoğun işbirliği çok önemli. Çünkü ancak bu sayede, geleceğe yönelik geliştirmeler için uygulama referansları elde edebiliriz.” şeklinde özetlemiştir Cord Utermann.
