50 Prozent kommunal, 50 Prozent Industrie: So beschreibt Betriebsleiter Frank Möller die Zusammensetzung des Abwassers seiner 1962 gebauten Kläranlage. Die Abwasserreinigung in Bramsche ist auf 60.000 Einwohnergleichwerte mit einer aktuellen Auslastung von 54.000 EWG ausgelegt.
Nach zwei Erweiterungen in den Jahren 1972 und 1988 standen in den vergangenen Jahren grundlegende Modernisierungen auf dem Plan. Das Investitionsvolumen betrug rund eine Million Euro, die Maßnahmen wurden zu knapp 50 Prozent öffentlich gefördert. Ein Auslöser für das Modernisierungsprojekt war unter anderem die Produktionserweiterung eines großen Lebensmittelbetriebs in Bramsche.
Im Mittelpunkt stand die neue Belüftungstechnik für die zwei Belebungsbecken. Sie haben eine Kapazität von jeweils 4.300 m3. Statt den Luftsauerstoff wie bisher mit Oberflächenrotoren einzubringen, waren feinblasige Belüfter am Boden der 5 m tiefen Becken geplant. Diese Maßnahme verfolgt vor allem das Ziel, Reinigungsleistung und Energieeffizienz zu verbessern.
Für den notwendigen Sauerstoffeintrag pro Becken sorgt jetzt ein Verbund aus Turbogebläse und Drehkolbenverdichter von Aerzen. Die beiden Aggregate übernehmen wirkungsgradoptimiert die Versorgung der Belebung.
Hybrid- und Turbogebläse im Team
Die Kombination aus Aerzens Turbo und Delta Hybrid schafft die Basis, um den Betriebsbereich der Kläranlage entsprechend des Lastgangs mit maximalem Wirkungsgrad abzudecken. Der Turbo vom Typ AT150 0.8 dient dabei als Grundlastmaschine und deckt etwa 60 bis 70 Prozent der kompletten Betriebszeit ab. In Schwachlastphasen geht der Turbo vom Netz und übergibt die Sauerstoffversorgung der Belebung an den Drehkolbenverdichter vom Typ Delta Hybrid D52 S. In der Hochlastphase mit entsprechend großen CSB-Werten sind wiederum beide Aggregate aktiv.
Die Lösung aus Hybrid- und Turbogebläse geht intelligenter – und damit effizienter – mit der elektrischen Energie um. Mehr als 57 Prozent Energie kann die Kläranlage Bramsche im Vergleich zur bisherigen Belüftung der beiden Belebungsbecken mit Oberflächenrotoren sparen.
Markus Leidiger, Leiter des Branchenmanagements Abwasser bei Aerzen, sieht den Erfolg des Projekts Bramsche nicht nur auf Hardware-Ebene: „Die 57 Prozent Energieeinsparungen haben alle Projektbeteiligten gemeinsam geholt. So eine Zahl kommt nicht einfach so von allein. Da braucht es die gute Zusammenarbeit aller.“
Lastoptimierte Steuerung
Gefragt ist zudem eine Steuerungsintelligenz, die den Verbund vollautomatisch regelt. AERsmart koordiniert in Bramsche die beiden Gebläsetypen lastoptimiert nach dem optimalen Wirkungsgrad. Während der Aerzen Turbo die Grundlast an Sauerstoff bedient – was in der überwiegenden Zeit der Nitrifikation der Fall ist –, greift AERsmart in Schwachlastphasen ein, nimmt den Turbo vom Netz und schaltet in diesem Betriebspunkt auf den effizienteren Delta Hybrid vom Typ D52 S.
Damit die aus den Belüfterplatten am Boden der Belebungsbecken feinperlig aufsteigende Luft ausreichend Sauerstoff einträgt, steht AERsmart wiederum in Verbindung mit der Anlagensteuerung beziehungsweise der Prozessleittechnik. Der Betrieb misst zur Steuerung kontinuierlich die Ammonium- und Nitratwerte. Die Daten fließen in einen Optec-Biologieregler, der alle miteinander verknüpften Abbauvorgänge berücksichtigt.
Ein Ergebnis der ganzheitlichen Betrachtung ist der notwendige Sauerstoffbedarf, den AERsmart wiederum in einen Volumenstrom umrechnet. Dabei wird auch entsprechend der Wirkungsgradkennlienien festlegt, welches Aggregat den Bedarf energetisch am besten abdeckt.
Energie aus Wärmerückgewinnung
Einen weiteren Effizienzgewinn erschließt sich der Abwasserbetrieb durch die Wärmerückgewinnung auf der Druckseite der D52-S-Hybrid-Aggregate. Etwa 40 kW thermische Leistung lassen sich hierbei nutzen, um den Heizungsrücklauf zu erwärmen. „Das reicht für das gesamte Werkstattgebäude und entspricht nominal etwa 80 Prozent unseres Gesamtbedarfs“, sagt Abwassermeister Frank Möller. Die Wärmerückgewinnung verfolgt das Ziel, die bei der Verdichtung von Gasen entstehende thermische Energie möglichst effektiv zu nutzen.
Mit einer abgestimmten Be- und Entlüftung des Maschinengebäudes ist in Bramsche darüber hinaus ein System installiert, das für die Gebläse selbst optimale Betriebsbedingungen schafft. Denn steigende Innentemperaturen im Maschinenraum wirken sich ebenfalls auf die Effizienz und damit den Stromverbrauch aus. So bedeutet eine 15 °C höhere Raumtemperatur einen Energieverlust von fünf Prozent, es kommt weniger Sauerstoff pro Kubikmeter in der Belebung an. Das wiederum verlängert die Einschaltzeiten und kostet zusätzlich Energie.
Fazit
Die Kläranlage Bramsche zeigt, wie sich mit passender Technik und Steuerungsintelligenz die biologischen Abbauprozesse im Abwasser auf energiesparende Weise mit Sauerstoff versorgen lassen. In Summe ist es gelungen, die Reinigungskapazität zu erhöhen und dabei die Stromkosten zu senken.
„Investiert wird in Optimierungen und nicht in Beton – also die bauliche Erweiterung von Becken“, fasst Leidinger zusammen. Der Bedarf an elektrischer Energie sank von knapp 140.000 kWh pro Monat auf circa 60.000 kWh. Monetär steht dahinter ein Betrag von über 195.000 Euro im Jahr bei einem angenommenen Kilowattstundenpreis von 21 Cent.
