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3 | 2015

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Titelthema Turbogebläse

Titelthema Turbogebläse verbessert die Energie-Effizienz Ständig erforderliche und teilweise sehr kostenaufwendige Wartungs- und Reparaturarbeiten im mechanisch-biologisch arbeitenden Klärwerk Wansdorf nordwestlich von Berlin führten zum Austausch des ersten alten Verdichters gegen ein Aerzen Turbogebläse der neuen Baureihe AT Turbo Generation 5. Seit der Inbetriebnahme haben sich in der gesamten Kläranlage die Energieaufwendungen deutlich reduziert. Norbert Barlmeyer Mit dem Bau des Klärwerks Wansdorf wurde 1996 begonnen. Die Gesellschaft ist ein Kooperationsprojekt der Berliner Wasserbetriebe mit vier Kommunen und einem Zweckverband aus Brandenburg aus dem nordwestlichen Berliner Umland. Gut die Hälfte des in Wansdorf gereinigten Abwassers stammt aus Brandenburg, der Rest aus Berlin. Die Anlage wurde für 200 000 EW ausgelegt. Da hauptsächlich kommunales und nur zu einem geringen Anteil industrielles Abwasser gereinigt wird, entspricht die Schmutzfracht bei gleicher Abwassermenge jedoch 300 000 bis 320 000 EW. Die maximale Kapazität des Klärwerks beträgt 40 000 m³ Abwasser/Tag. Geplant wird eine optimale Abwassermenge von 36 000 m³/Tag. Das neu eintretende Abwasser passiert in der mechanischen Reinigung zunächst eine Rechenanlage und einen Sandfang und danach zwei Vorklärbecken zur Abtrennung der absetzbaren Stoffe. In der anschließenden biologischen Reinigungsstufe nehmen Mikroorganismen Schwebstoffe, gelöste organische und anorganische Stoffe auf, verarbeiten sie oder machen sie für andere Mikroorganismen verfügbar. Diese biologische Reinigung erfolgt in zwei Becken mit einem Gesamtvolumen von 35 700 m³. Sie werden mäanderförmig durchströmt und sind in drei Zonen unterteilt: > In der anaeroben Zone erfolgt die Phosphat-Elimination auf biologische Wasser Berlin International Die Aerzener Maschinenfabrik GmbH präsentiert sich in Halle 4.2 auf dem Stand 322. Weise. Hier trifft frisches Abwasser aus der Vorklärung ohne Zugabe von Luftsauerstoff auf den Rücklaufschlamm, der die biologische Reinigung schon einmal durchlaufen hat. > In der anoxen Zone wird das Abwasser mit dem nitratreichen Strom aus dem Rücklauf des Belebungsbeckens gemischt. Da kein Luftsauerstoff vorhanden ist, veratmen die Mikroorganismen den im Nitrat gebundenen Sauerstoff zum Kohlenstoffabbau. In diesem Denitrifikationsprozess wird gasförmiger Stickstoff frei. > In der aeroben Zone wird durch Zufuhr von Luftsauerstoff vorhandener Rest-Kohlenstoff abgebaut, und im Prozess der Nitrifikation wird Ammonium zu Nitrat aufoxidiert. Der beladungsabhängige, stark schwankende Luftsauerstoff-Bedarf kann durch eine feinblasige Belüftung exakt angepasst werden. In einer Entgasungszone am Ende des aeroben Bereichs wird das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch von anhaftenden Gasblasen befreit. Danach erfolgt die Nachklärung durch Sedimentation in vier Rundbecken mit einem Gesamtvolumen von 20 000 m³. Nach der zusätzlichen Anreicherung mit Sauerstoff in einer Kaskade wird das gereinigte Abwasser mit einem Reinigungsgrad von 95,85 Prozent über einen 1,4 km langen Graben in den Havelkanal eingeleitet. Hohe Kosten durch alte Technik Der im Klärwerk Wansdorf benötigte Sauerstoff wird aktuell durch zwei Turboverdichter (Inbetriebnahme 1998) und ein Aerzen Turbogebläse (Inbetriebnahme 2013) erzeugt (Leistungsbandbreite je 5 000 bis 15 000 Nm³/h). 12 UmweltMagazin März 2015

Titelthema Die Kläranlage in Wansdorf nordwestlich von Berlin Blick auf das Belebungsbecken Die Aggregate werden über eine Druckkonstant- und eine Sauerstoff-Regelung gefahren und blasen den Sauerstoff mit einem Druck von maximal 0,65 bar in das Rohrleitungssystem ein. Als Regelgröße dient ein Gelöstsauerstoffgehalt in der aeroben Zone von 2,0 bis 2,5 mg/Liter. „Die alten, bereits 1998 in Betrieb genommenen Turbogebläse wurden regelmäßig vom Hersteller gewartet und instandgesetzt“, erklärt Uwe Klauditz, Technischer Betriebsführer im Klärwerk Wansdorf. „Da es sich bei diesen Anlagen um Verdichter mit integrierten Vor- und Nachleitapparaten handelt, erforderte diese sehr aufwendige Technik seit ihrer Inbetriebnahme bei der Wartung spezielle Kenntnisse. Entsprechend hoch waren die Wartungsund Instandhaltungskosten. Diese dauerhaft unbefriedigende Situation wollten wir unbedingt beenden.“ Sauerstoff-Erzeugung durch Aerzen Feldtest-Gebläse Aerzen stellte das benötigte Gebläse (Typ AT 400–0,8) der Baureihe Turbogebläse AT Turbo Generation 5 für einen einjährigen Feldtest kostenlos zur Verfügung, um auch selbst Erfahrungen mit dieser neuen Baureihe beim Einsatz in Kläranlagen zu sammeln. „Wir haben das Aggregat sofort über die integrierte bedarfsabhängige Steuerung im Dauerbetrieb eingesetzt“, berichtet Klauditz. „Nach wenigen Nachbesserungen zu Beginn der Testphase war das Ergebnis auch für uns insgesamt so positiv, dass wir uns nach einem Jahr zum Kauf der Testanlage entschlossen haben.“ Künftig soll die Anlage als Grundlast- Gebläse in die übergeordnete, druckabhängig arbeitende Steuerung der Gesamtstation eingebunden werden, um ihr Verhalten auch im Verbundbetrieb zu studieren. Die verbliebenen zwei Alt- Vorteile der Aerzen Turbogebläse Verdichtersystem arbeitet sehr zuverlässig, bietet eine hohe Energie-Effizienz, zeichnet sich durch große Fördermengen aus und bietet einen ausreichenden Höchstdruck von 1,0 bar. Noch in den 1980er Jahren wurden neue Turbover- > weitere Verbesserung der Energieeffizienz durch den Einsatz eines zusätzlichen Kühlluftturbos und verbesserte Kühlluftführung innerhalb des Aggregates > niedrige Wartungs- und Servicekosten > Zuverlässigkeit und Langlebigkeit durch absolut ölfreie, berührungs- und vibrationsfreie Luftspaltlagerung > reduzierte Schallpegel durch neuartige Schallhaube und verbesserte Schalldämmung; platzsparende Installation durch unmittelbare Side-by-Side-Aufstellung > hohe Bedienerfreundlichkeit, einfache Installation und Inbetriebnahme durch gute Zugänglichkeit zu allen elektronischen Komponenten durch ausziehbares Schubladenkonzept > integrierte Steuerung mit Touch Screen > komplett anschlussfertige Lieferung anlagen decken dann mit bedarfsabhängiger Leistung den Spitzenbedarf. Wegen fehlender Redundanzleistung wird bei Ausfall eines Aggregates und gleichzeitiger maximaler Beschickung der Kläranlage der Abwasseranteil aus Berlin so weit reduziert, bis die verbliebene Gebläse-Kapazität die erforderliche Sauerstoffmenge produzieren kann. Die reduzierte Abwassermenge wird dann auf die übrigen Berliner Klärwerke verteilt, sodass die Kläranlage Wansdorf immer mit optimaler Auslastung fährt. Aerzen Turbogebläse auf dem aktuellen Stand der Technik Für Turbogebläse in biologisch arbeitenden Groß-Kläranlagen sprechen heute mehrere Argumente: Das dichter in gleit- oder wälzgelagerter Bauform mit mechanischer Steuerung geliefert. Die Anlagen arbeiteten mit einem vorgeschalteten Getriebe, einem klassischen Drehstrom-Asynchronmotor mit fester Drehzahl und verursachten durch ihre umfangreiche Steuerungsmechanik einen hohen Wartungsaufwand. Außerdem konnten diese Anlagen nur in geringem Umfang an schwankenden Luftbedarf angepasst werden. Die filigrane Technik dieser Anlagen ist zudem sehr verschleißintensiv, sodass diese Bauform wegen ihrer gravierenden Nachteile dringend verbessert werden musste. Aerzen hat eine neue, besonders sichere, wartungsarme und energieeffizient arbeitende Baureihe entwickelt. Es entstanden die neuen Turbogebläse AT Ge- UmweltMagazin März 2015 13

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