Belüftung Klärwerk Erfurt-Kühnhausen
Erneuerung der Belüftung
Für Nitrifikationsbecken bei Einsatz eines hochenergieeffizienten Systems
Ausgangslage
Auf dem Klärwerk Erfurt-Kühnhausen sind vier Schlaufenbelebungsbecken im Einsatz, in denen durch schrittweise Zu- oder Abschaltung von belüfteten Zonen flexibel und zeitparallel die Aufgaben von Nitrifikation und Denitrifikation erfüllt werden. In verbaler Abgrenzung von den vorgeschalteten, generell unbelüfteten Belebungsbecken werden diese vier Becken als Nitrifikationsbecken bezeichnet.
Die Nitrifikationsbecken waren seit dem Jahr 2000 in Betrieb. Die Belüfter wurden vorher bereits teilweise gewechselt, es waren nur noch wenige Ersatzteile verfügbar. Deshalb wurde eine Erneuerung der Belüftung vorgesehen. Im Zuge der Umrüstung wurde höchstes Augenmerk auf Effizienz gelegt, was sich darin begründet, dass die Belüftung auf der Kläranlage von allen Verfahrensstufen den höchsten Energieverbrauch verursacht.
Installation von Belüfterfeldern
Ähnlich dem früheren System wurden in jedem der Nitrifikationsbecken 10 Belüfterfelder installiert, die je nach Erfordernis (Konzentrationen von Ammonium und Nitrat) einzeln zu- und abgeschaltet werden können. Diesen Belüftungsfeldern sind Sauerstoffmessungen zugeordnet, so dass über die Drosselung entsprechend angeordneter Ringkolbenventile immer die optimale Luftmenge eingespeist wird.
Neben der Optimierung der Belüftungseinheiten wurde auch die Regelung der Turbogebläse angepasst. Die ehemalige Konstantdruckregelung wurde durch eine moderne Gleitdrucklegung abgelöst. Während vorher der Systemdruck der Gebläse entsprechend dem Erfordernis bei maximaler Drucklufteinspeisung und damit auch bei maximalen Druckverlusten im System fest eingestellt wurde, erfolgt nun eine schrittweise Absenkung des Förderdrucks bei verringertem Luftbedarf unter Berücksichtigung des Regelverhaltens der Armaturen.
Auswahl der optimalen Belüfter
In der Planungsphase wurde untersucht, welche Belüftersysteme den technischen Anforderungen entsprechen und für die Aufstellbedingungen geeignet sind. Die Belüftung wurde dann in einem separaten Los ausgeschrieben. Die Bieter hatten sämtliche, betriebskostenrelevante Daten wie spezifischer Sauerstoffeintrag und Druckverlust der Membranen als Garantiewerte anzugeben.
Die Angebotsauswertung erfolgte nach dem Vergabekriterium Wirtschaftlichkeit basierend auf der Ermittlung von Projektkostenbarwerten. Der nach Angebotsauswertung erstplatzierte Bieter durfte seine angegebenen Garantiewerte in einer Versuchsanlage nachweisen. Bedingung für die Zuschlagserteilung war der erfolgreiche Praxisversuch. Zum Einsatz kamen letztendlich Plattenmembranbelüfter der Firma Messner.
Projektumsetzung und Ergebnisse
Die Realisierung der vier Nitrifikationsbecken erfolgte einzeln nach einander. Neben den Belüftern wurde die komplette Luftverteilung sowie die elektrische Anbindung einschließlich Messtechnik erneuert.
Durch den deutlich höheren spezifischen Sauerstoffeintrag der modernen Plattenbelüfter, die höhere Einblastiefe auf Grund der Befestigung der Belüfter direkt am Boden der Becken und durch die umgesetzte Gleitdruckregelung wurden die erforderlichen Lufteintragsmengen und der Energieverbrauch erheblich reduziert.
Basierend auf Betreiberangaben des Entwässerungsbetriebes der Stadt Erfurt konnte der jährliche Energiebedarf der biologischen Stufe, dieser lag ursprünglich bei 5 bis 6 Millionen kWh pro Jahr lag, auf etwa 4 Millionen kWh pro Jahr verringert werden.
Das entspricht einer Energieeinsparung von circa 30 Prozent. Das herausragende Ergebnis unterstreicht die Nachhaltigkeit unserer Projektlösungen.
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