Aufrufe
vor 10 Monaten

wlb - Wasser, Luft und Boden 1/2016

  • Text
  • Wlb
  • Boden
  • Wasser
  • Luft
wlb - Wasser, Luft und Boden 1/2016

WASSER-/ABWASSERTECHNIK

WASSER-/ABWASSERTECHNIK I TITEL Infrastruktur nach Bedarf Steigende Effizienz durch Gebläsetechnik Thorsten Sienk Weil „Semizentral“ auf beeindruckende Weise die Lebensqualität in Megacitys verbessert, ist das gleichnamige deutsch-chinesische Forschungsprojekt mit einem der GreenTec Awards 2015 ausgezeichnet worden. Gebläsetechnik spielt in dem besonders energieeffizienten und ressourcenschonenden Konzept zur Wasserverund -entsorgung schnell wachsender Metropolen eine wesentliche Rolle. Autor: Thorsten Sienk, Freier Fachredakteur, Bodenwerder A uf Landflucht folgt Stadtflucht, auf Stadtflucht mit sicherer Wahrscheinlichkeit wieder die Landflucht – die Frage ist nur wann, wo und mit welcher Intensität. Soziogeografische Prognosen zur Entwicklung von Ballungszentren sind immer zeitlich begrenzt, die damit einhergehenden Investitionen in die Infrastruktur sind es nicht. Der lange Zeitraum macht klar, dass das Risiko für Fehleinschätzungen bei der Auslegung hoch ist. Wie sich Infrastrukturen ohne hellseherische Fähigkeiten bedarfsgerecht planen und realisieren lassen, zeigt das mit dem GreenTec Award ausgezeichnete Projekt der TU Darmstadt „Semizentral“ in der chinesischen Küstenmetropole Qingdao. Statt eine zentrale Kläranlage für die komplette Stadt zu bauen, verfolgen die Wissenschaftler einen teilzentralen Ansatz mit kleineren Anlagen (Kapazität 20 000 bis 100 000 Einwohner), die für die Entwicklung neuer Wohngebiete zugeschnitten sind. Auf diese Weise können Städte in Abschnitten wachsen – und mit ihnen die Ver- und Entsorgung. Gerade in diesem Anwendungsbereich zählt Gebläsetechnik von Aerzen seit 150 Jahren zur weltweit etablierten Ausrüstung. Damit die einzelnen Reinigungsverfahren und die vernetzten Stoffkreisläufe ihrerseits so effizient wie nur möglich arbeiten, hat die TU Darmstadt mit ihren langjährigen Kooperationspartnern der Tongji University Shanghai und der Qingdao Technological University Technik zum Einsatz gebracht, die eine hohe Energieeffizienz erreicht. Laut Auskunft von Forschungs projektleiterin Dr. Susanne Bieker nimmt etwa die Belüftung der Becken bei der Abwasserreinigung mit 60–70 % den größten Anteil des Gesamtenergiebedarfs einer Kläranlage ein. Weil die Belüftungssysteme die Hauptenergieverbraucher sind, lohnt sich gerade hier der Einsatz stromsparender Lösungen. Die Forschungsgemeinschaft entschied sich deshalb für die Baureihen Delta Blower und Delta Hybrid. „Wir waren auf der Suche nach sparsamen Gebläse-Aggregaten, die die Luft zudem mit hohen Volumenströmen transportieren“, blickt Dr. Bieker zurück. Versorgt werden damit vorrangig Belebungsbecken und Membranfiltrationsbecken. Luftmengen steuern In den Belebungsbecken sorgen zwei Delta Blower Aggregate bei der Grauwasserbe-

TITEL I WASSER-/ABWASSERTECHNIK handlung dafür, dass den Mikroorganismen nicht buchstäblich die Luft ausgeht. Der Typ GM3S liefert dafür einen Volumenstrom bis 210 m³/h. Weil die biologischen Abbauprozesse in einer Kläranlage stetig variieren, unterliegt auch der Sauerstoffbedarf der Mikroorganismen generell einer gewissen Dynamik. Die sich verändernden Prozessbedingungen resultieren dabei aus den variierenden Schmutzfrachtmengen und dem Anteil zersetzbarer Schmutzpartikel. Damit sich die 2014 in Betrieb gegangene semizentrale Anlage („Resource Recovery Center“) immer innerhalb eines funktional wie energetisch optimalen Bereichs fahren lässt, sind Komponenten gefragt, die auch im Teillastbereich mit hohem Wirkungsgrad arbeiten. Die Anpassung der Motordrehzahl – und damit auch die Förderleistung – an den täglichen Bedarf erfolgt in diesem Fall mit Frequenzumrichtern. Bei herkömmlichen Verfahren mit Festdrehzahlen wird die mit Volllast geförderte Luft immer noch mit Bypässen oder Drosselklappen reduziert. Teuer produzierte Luft bleibt auf diese Weise ungenutzt. Sperrluft macht Poren frei Unter gleichen Vorzeichen steht der Einsatz der Delta Blower im Membranfiltrationsbecken. „Wir führen an Membranen einen sogenannten Crossflow vorbei, der verhindert, dass anlagernde Stoffpartikel die feinen Poren der Membran verstopfen“, erklärt die Wissenschaftlerin aus Darmstadt. Die erzeugte Luftströmung lässt sich von ihrer 01 Einweihung der Anlage (von links nach rechts): Klaus-Hasso Heller, Geschäftsführender Gesellschafter Aerzener Maschinenfabrik, Dr. Georg Schütte, Staatssekretär im Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Prof. Dr.-Ing. Peter Cornel, Geschäftsführender Direktor des Instituts Iwar der Technischen Universität Darmstadt Intensität her wie ein „Air-Knife“ verstehen, dass den Biofilm auf der Membran abträgt. Dafür ist neben der Menge auch der Druck entscheidend – was bei dieser Applikation zum Einsatz des energieeffizienten Typs GM 10 S geführt hat, der ein Volumen bis 542 m³/h bei einem Differenzdruck bis 1 bar liefert. Symbiose macht mehr möglich 02 Diese Kombination aus Drehkolben gebläse und Schraubenverdichter verbraucht bis zu 15 % weniger Strom Für die Schwarzwasserbehandlung im Belebungsbecken sind drei Delta Hybrid Einheiten mit einer Leistung von jeweils 690 m³/h installiert, weil hier der Sauerstoffbedarf höher ausfällt als bei Grauwasser. Aerzen hat es bei dieser Serie erreicht, die Wirkprinzipien eines Drehkolbengebläses und eines Schraubenverdichters so miteinander zu kombinieren, dass die Einheiten im Vergleich zu herkömmlichen Kompressoren 15 % weniger Strom verbrauchen. Die weltweit ersten Drehkolbenverdichter bieten durch die konstruktive Verschmelzung der Vorteile beider Systeme neue Möglichkeiten in der Unter- und Überdruck-Erzeugung. In niedrigen Druckbereichen greift das Roots-Prinzip der Volldruckverdichtung, in höheren Druckbereichen das Schraubenverdichter-Prinzip mit innerer Verdichtung. Für die TU Darmstadt sind es nach Auskunft von Dr. Susanne Bieker auch solche Aspekte, die eine Lieferantenauswahl mitbestimmt haben. „Wir setzen Technik ein, die energetisch hocheffizient ist und gleichzeitig über lange Zeiträume zuverlässig arbeitet. Alles muss gut miteinander optimiert sein.“ Auch weltweiter Service und eine schnelle Ersatzteilversorgung seien unverzichtbar. Während im europäischen Maschinenbau Produktivität, Zuverlässigkeit und Energieeffizienz immer wichtiger werden bei der Beurteilung von Prozesstechnik, spielen nach den Erfahrungen von Dr. Bieker Betriebskosten oder Total Cost of Ownership (TCO) in China keine bis kaum eine Rolle. Eine typische Ursache für dieses Phänomen: Einkauf und Betrieb arbeiten nebeneinander mit getrennten Budgets. Wie wichtig es angesichts der wachsenden Urbanisierung aber ist, die Ressource Wasser so effizient wie nur möglich zu nutzen, macht eine aktuelle Zahl aus Asien klar: Shanghai zum Beispiel wächst mit mehr als einer halben Millionen Menschen pro Jahr – was einem steigenden Wasserverbrauch von täglich 77 000 m³ entspricht. Sparen lohnt sich also, weshalb bei Aerzen stetig geforscht wird, wie sich die Gebläsetechnik vor allem in puncto Energie ef ­ fi zienz und Wirtschaftlichkeit weiter optimieren lässt. Fotos: Getty Images, AERZEN www.aerzen.com wlb 1/2016 11