Die RWZI Amersfoort ist eine von insgesamt acht Kläranlagen von Valei Veluwe, die als Energiefabriken Strom produzieren und Kunstdünger herstellen.

Bild: RWZI Amersfoort

Kompressoren für die Biogaserzeugung So wird die Kläranlage zur Energiefabrik

27.03.2019

Eine niederländische Kläranlage gewinnt bei der Abwasserreinigung durch Biogas Strom und produziert mit dem anfallenden Phosphat Kunstdünger. Für einen effektiveren Gärprozesses in den Faultürmen wird ein Teil des entstehenden Biogases in einem Kreislaufsystem in den Faulturm zurückgeführt. Dafür kommen Klauen-Kompressoren von Busch zum Einsatz.

2014 wurde die Kläranlage RWZI Amersfoort mit einem Einwohnergleichwert von 300.000 zur Energiefabrik umgebaut. Durch die Gewinnung von Biogas werden in drei Blockheizkraftwerken pro Stunde 1.200 kW Strom erzeugt. Mit diesem Strom versorgt sich die Kläranlage autark und kann zudem die Strommenge in das öffentliche Netz einspeisen, um den Bedarf von ungefähr 600 Haushalten zu decken.

Rohstoffe wie Phospat oder Stickstoff werden zudem während des Gärprozesses und der Entwässerung des Schlamms zurückgewonnen. Auch aus den Filtraten der Siebbandpresse oder der Zentrifuge wird Phospat gewonnen. Daraus wird direkt in der Kläranlage Dünger hergestellt und als Granulat verpackt. Auf diese Weise werden pro Jahr etwa 900 t Kunstdünger produziert.

Drei Faultürme sind bei der niederländischen Kläranlage in Betrieb. Darin werden die organischen Kohlenstoffverbindungen aus dem zuvor durch Wasserentzug vorgedickten Rohschlamms durch mikrobiologische Abbauprozesse entfernt. Dadurch entsteht Faulgas, ein Gasgemisch, dessen wesentlicher Bestandteil Methan ist und das als Biogas zum Betreiben von Blockheizkraftwerken verwendet wird.

Biogas-Ausbeute steigern

Um eine möglichst hohe Ausbeute an Biogas zu erhalten, wird ein Teil des Klärschlamms aus dem Faulturm über eine Ringleitung abgepumpt, erwärmt und wieder zugeführt. Dadurch steigt die Temperatur im Faulturm, die idealerweise bei 36 bis 37 °C liegt. Um die Temperatur gleichmäßig zu verteilen, wird ein Teil des entstehenden Biogases im Kreislauf gefördert. Dabei wird es aus dem oberen Teil des Faulturms durch Kompressoren über Lanzen zum Boden des Faulturms gefördert und in den Klärschlamm eingebracht.

Durch das Aufsteigen der Gasblasen im Klärschlamm wird dieser mit dem Umwälzschlamm vermischt. Dabei wird eine homogene Temperaturverteilung erzielt. Die Erwärmung des Biogases innerhalb der Mink-Kompressoren bewirkt einen weiteren Temperaturanstieg das Klärschlamms. Durch dieses Verfahren werden in den drei Faultürmen pro Stunde zwischen 450 und 500 m3 Biogas produziert.

Ölgeschmierte Kompressoren waren problematisch

Bis 2015 waren für die Biogaszirkulation in den Faultürmen ölgeschmierte Drehschieber-Kompressoren in Betrieb. Diese hatten den Nachteil, dass sich die mit dem Biogas geförderte Feuchtigkeit im Ölkreislauf der Drehschieber-Kompressoren anreicherte. Dadurch wurden die Schmier- und Abdichteigenschaften des Öls in den Kompressoren herabgesetzt. Dieses Problem war nur einzudämmen, indem täglich 2 l Öl pro Kompressor nachgefüllt beziehungsweise gewechselt wurden. Spezialisten von Busch sahen sich die Anwendung an und empfahlen für die Biogasumwälzung vier Mink-Kompressoren in zwei verschiedenen Baugrößen in ATEX-Ausführung. Seit August 2017 sind diese nun in Betrieb.

Jeweils 20 min wird das Biogas in einem Faulturm im Kreislauf gefördert. Dabei sind alle vier Mink-Kompressoren in Betrieb. Die zwei mit dem größeren Volumenstrom fördern das Biogas in Bodennähe in die Mitte des Faulturms, wo die Füllhöhe des Klärschlamms bis zu 20 m betragen kann. Zwei Geräte mit kleineren Volumenströmen fördern das Biogas in die Lanzen nahe am Rand des Faulturms. Hier ist die Füllhöhe bedingt durch den konischen Boden niedriger. Nach 20 min schaltet die automatische Steuerung über Ventile die vier Kompressoren dem nächsten Faulturm zu. Der maximale Druck, mit dem das Biogas in den Klärschlamm eingebracht wird, beträgt 2 bar.

Deutlich reduzierter Wartungsaufwand

Durch die betriebsmittelfreie Verdichtung bei Mink-Kompressoren kommt das Biogas mit keinem Betriebsmittel in Berührung. Die verhältnismäßig hohe Temperatur innerhalb der Kompressoren wiederum verhindert, dass die Feuchtigkeit im Biogas während des Verdichtungsvorgangs auskondensiert. Wartungsarbeiten werden einmal jährlich vorbeugend durchgeführt; hierbei wird das Getriebeöl gewechselt. Je nach Kompressor kann die Einfüllmenge nur 1 l betragen – die Hälfte der Menge, die zuvor täglich angefallen ist.

Bildergalerie

  • Funktionsschema eines Faulturms in der niederländischen Kläranlage. Die Mink-Kompressoren dienen zur Förderung eines Teils des erzeugten Biogases im Kreislauf.

    Bild: Busch Dienste

  • Vier Mink-Kompressoren verdichten und transportieren das Biogas.

    Bild: Busch Dienste

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