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1/2 | 2014

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SPECIAL Trink-, Prozess-

SPECIAL Trink-, Prozess- und Abwasser Blick über die Kläranlage Ginsheim-Gustavsburg Kläranlagenoptimierung mit Energieeinsparung Die Kläranlage Ginsheim-Gustavsburg des Zweckverbandes Abwasser- und Servicebetrieb Mainspitze (ASM) reinigt die Abwässer der Stadt Ginsheim-Gustavsburg und der Gemeinde Bischofsheim und ist bei einer Auslegungsgröße von 32 500 Einwohnerwerten (EW) mit etwa 29500 EW belastet. Die Anlage verfügt über eine Faulung mit zwei Faulbehältern und Blockheizkraftwerke zur Stromgewinnung. ImZuge der Modernisierung der Anlage wurde die Reinigungsleistung verbessert – bei gleichzeitiger Einsparung von Energie. Dr. Tobias Knaf Vor dererstenOptimierung im Jahre 2009 erfolgte die biologische Reinigung in zwei parallelbeschicktenDenitrifikations-/Bio-P-Becken mit einem Nutzvolumen von jeweils etwa 1500 Kubikmetern (m³), an die jeweils ein Nitrifikationsbecken mit einem Nutzvolumen von gut 1420 m³ anschloss. Die dritte parallele Straße wurde nicht genutzt. Die vorderen Denitrifikations-/Bio-P-Becken waren in drei hintereinander geschaltete Zonen vonje500 m³ unterteilt, wobei die letzte Zonebei Bedarfbelüftetwerdenkonnte. Die Nitrifikationsbeckenwurden dauerbelüftet mit einem Sauerstoffsollwert von2mg/l gefahren,wobei sichder SauerstoffsollwertinAbhängigkeitder Ammoniumkonzentration auch auf bis zu 5mg/l erhöhenkonnte. Die Rezirkulation erfolgte mit Hilfe von jezwei Rezirkulationspumpen pro Beckenungeregeltmit einerkonstanten Rezirkulationsmenge. Die Prozesswasserdosierung verlief kontinuierlich, wenn die Schlammpresse betrieben wurde. DieFällmitteldosierung erfolgte in Abhängigkeit der aktuellen Phosphatkonzentration beziehungsweise mit einem Festwert bei Zulaufmenge >150 l/s . Verzahnung der einzelnen Prozesse im Fokus Obwohl die Anlage bereits sehr gute Reinigungsergebnisse lieferte, war der Zweckverband ASM daran interessiert, die Anlage weiter zu verbessern und auch energetisch zu optimieren. Die Optimierung erfolgte in Zusammenarbeitmit Bilfinger WaterTechnologies über einen Zeitraum von mittlerweile fast vierJahren.BesondererWertwurde dabei auf die Verzahnung dereinzelnen Prozesse und Optimierungsmaßnahmengelegt. Im ersten Optimierungsschritt wurde das bestehende Belüftungssystems im November 2009 ausgetauscht und erweitert. Die bestehenden Belüfter in den Denitrifikations-/Bio-P-Becken wurden durch Rohrbelüfter (Typ BIO- FLEXIV) vonBilfinger WaterTechnologies ersetzt. Da die Nitrifikationsbecken im nächstenOptimierungsschritt nicht mehr dauerbelüftet, sondern intermittierend belüftet betrieben werden sollten, wurdendie bestehendenstarrporösen Belüfter demontiert und ebenfalls durch BIOFLEX IV Rohrbelüfterersetzt. Um die Belüftung in denNitrifikationsbeckenenergetischoptimiert betreiben zu können, wurde das bestehende Belüftungssystem deutlich erweitert, um eine flächige Belegung erreichen zu können. Die Folge der vergrößerten Membranfläche war eine energetisch günstigere niedrigere Beaufschlagung derBelüfter. Zusätzlichkonntemit Hilfe von regelmäßigen Belüftungsstößen 12 UmweltMagazin Januar/Februar 2014

der Belebtschlammauchinder unbelüfteten Phase inSchwebe gehalten werden, sodass einEinbau vonRührwerken trotz der für März 2010 geplanten Umstellung auf eine intermittierende Betriebsweise nicht erforderlichwar. Mittlere N anorg -Ablaufkonzentration [mg/l] 14 12 10 8 6 4 2 0 Jan 09 Mrz Mai Jul 09 09 09 Belüftertausch Sep Nov Jan 09 09 10 IBN AQUALOGIC BB1/BB2 Mrz Mai Jul 10 10 10 Sep 10 Nov Jan 10 11 Messtechnik komplett erneuert Der zweite Optimierungsschritt erfolgte dannEndeMärz 2010 durchImplementierung desReglersystems AQUALO- GIC vonBilfinger Passavant Water Technologiesindie vorhandene Automatisierungsebene der Anlage, wobei im Zuge der Reglerimplementierung auch die komplette Messtechnik erneuert und erweitert wurde. Mit Hilfe von AQUALO- GIC solltendie Ablaufwertebei gleichzeitiger Energieeinsparung reduziert werden. In Kombination mit dem geänderten Belüftungssystem wurde die Belüftung derNitrifikationsbeckenvon dauerbelüftetauf intermittierend belüftetumgestellt. DieRegelung derbelüftetenund unbelüfteten Phasen wurde dabei mit Hilfe von Fuzzy-Logik, in Abhängigkeit der jeweiligen Ammonium- und Nitratkonzentrationen, durchgeführt.Die Messung der Stickstoffkonzentrationen erfolgte im Zulauf zur Belebung in der Straße 2und im Ablaufschacht zuden Nachklärbecken, wobei die beiden aktivenNitrifikationsbeckenstets parallelbelüftet wurden. Als Besonderheit wurde Mrz Mai Jul 11 11 11 Sep Nov Jan 11 11 12 IBN AQUALOGIC BB3 Mrz Mai Jul 12 12 12 Sep 12 Nov Jan 12 13 Mrz Mai 13 13 IBN ENERLOGIC Grafik 1: Mittlere N anorg -Ablaufkonzentration [mg/l] auf der Kläranlage Ginsheim-Gustavsburg im Zeitraum von Januar 2009 bis Juni 2013 neben demAmmonium-Nitrat-Regler zusätzlich ein Zehrungsregler implementiert. Dieser ermöglicht die Berücksichtigung von sauerstoffzehrenden Stoffen, die nicht mit Hilfe der Ammonium-Ni- IndustrialGreenTec 2014 UmweltschonendeProduktion ■Ressourceneffiziente Technologien ■Abwasseraufbereitung undLuftreinhaltung ■Kreislaufwirtschaft undRohstoffrecycling 7.–11. April2014 Hannover ▪Germany hannovermesse.de

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