Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Bel\u00fcftung l\u00e4ngsdurchstr\u00f6mter Belebungsbecken beeinflusst direkt das lastabh\u00e4ngig zeitlich und r\u00e4umlich ausgepr\u00e4gte O2-Profil und bestimmt die biologischen Abwasserreinigungsprozesse, insbeson-dere in Kaskaden mit Denitrifikation\/Nitrifikation und wahlweise bel\u00fcfteten Abschnitten (Steuerstufen). Um das O2-Profil \u00f6kologisch und \u00f6konomisch sinnvoll einzustellen, muss die Luftzufuhr in den Becken-abschnitten flexibel dem Bedarf angepasst werden. Das mit der vorhandenen Technik gegebene Poten-zial soll energiesparend und umweltschonend genutzt werden, wobei die Betriebssicherheit und die Ein-haltung der Ablaufwerte Priorit\u00e4t haben. Die Bel\u00fcftung ist der Ansatzpunkt zur Verfahrensoptimierung sowie zur gezielten dauerhaften Einsparung von Energie und damit zur Umweltentlastung durch Verrin-gerung der CO2-Emission.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAm detaillierten Simulationsmodell werden geeignete Kombinationen von Betriebseinstellungen (statische Konzepte) f\u00fcr typische Abwasserzulaufsituationen untersucht und darauf aufbauende Regelungen entwickelt, um ein optimales O2-Profil zu finden und einzustellen. Die Ergebnisse werden unter \u00f6kologischen und \u00f6konomischen Gesichtspunkten in Abgrenzung zum Stand der Technik bilanziert.
\nAusgew\u00e4hlte Einstellungen werden auf einer Kaskadenanlage gro\u00dftechnisch erprobt.
\nDie \u00dcbertragbarkeit der entwickelten energiesparenden und umweltschonenden Bel\u00fcftungsstrategie auf vergleichbare kommunale und industrielle Kl\u00e4ranlagen mit Druckbel\u00fcftung und l\u00e4ngs durchstr\u00f6mten Be-lebungsbecken wird am Beispiel einer Benchmarkanlage mit vorgeschalteter Denitrifikation untersucht.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Deutliche \u00f6kologische und \u00f6konomische Effekte werden mit statischen Konzepten erzielt:
\n–\teine kontinuierliche aber gedrosselte Bel\u00fcftung von ausgew\u00e4hlten Steuerstufen bei gleichzeitiger Senkung der O2-Sollwerte der Nitrifikationszonen reduziert den Luftverbrauch der Beispielanlage wirksam um bis zu 15 % (Reduzierung der CO2-Emission um ca. 1 Mio. kg CO2-\u00c4quivalent\/Jahr)
\n–\tNH4-N im Ablauf der Belebung wird au\u00dferdem gesenkt und durch Ausnutzung der simultanen Denitrifikation in den Steuerstufen kann die Denitrifikationsleistung beibehalten werden
\nEine zus\u00e4tzliche Reduzierung des Luftverbrauchs und von NH4-N im Ablauf erzielt eine NH4-Regelung zur lastflexiblen F\u00fchrung der O2-Sollwerte in Kombination mit gedrosselt bel\u00fcfteten Steuerstufen:
\n–\tlastflexible Regelungen sind effektiv wenn sie auf den gefundenen statischen Konzepten aufsetzen
\n–\teine automatische Umschaltung der Steuerstufen vermindert NO3-N- und Nges-Spitzen im Ablauf der Belebung; eine Kombination mit der NH4-Regelung im Ablauf der Belebung ist sinnvoll<\/p>\n
Die hergeleitete Kenngr\u00f6\u00dfe Verlustluftmenge eignet sich zur Lokalisierung des Potenzials zur Reduzierung der Luftmengen f\u00fcr die einzelnen bel\u00fcfteten Abschnitte von Belebungsbecken:
\n–\teine effizientere Bel\u00fcftung durch Reduzierung der Verlustluftmenge beeintr\u00e4chtigt die N-Elimination nicht
\n–\tder Ansatz zur Einbindung der Kenngr\u00f6\u00dfe Verlustluftmenge in ein innovatives MSR-Konzept (Steuerung der Sauerstoffkonzentrationen im L\u00e4ngsprofil) sollte weiter verfolgt werden<\/p>\n
\u00dcber die Zielsetzung hinaus wurde auch ein aussichtsreiches Konzept zur lastflexiblen Zulaufaufteilung f\u00fcr Kaskadenanlagen zur Reduzierung von NH4-N-Ablaufspitzen bei Frachtst\u00f6\u00dfen untersucht.<\/p>\n
Die \u00dcbertragung auf das weit verbreitete Abwasserreinigungsverfahren vorgeschaltete Denitrifikation durch dynamische Simulation einer Benchmarkanlage war erfolgreich, Grenzen wurden aufgezeigt:
\n–\tnur bedingt anwendbar bei sehr hoher Belastung und deutlich erh\u00f6htem TKN : CSB-Verh\u00e4ltnis sowie bei industriell bzw. gewerblich beeinflusstem Zulauf mit \u00fcberdurchschnittlicher TKN-Belastung
\n–\tanwendbar auf kommunalen Kl\u00e4ranlagen in Deutschland bei \u00fcblicher CSB\/ TKN-Belastung
\n–\tund auch bei Abwasser mit relativ hohem CSB-Gehalt mit ausreichendem leicht abbaubaren Anteil (z. B. bei industriellem oder gewerblichem Einfluss)<\/p>\n
Die gro\u00dftechnische Erprobung ausgew\u00e4hlter Einstellungen auf eine Kaskadenanlage best\u00e4tigt, dass die Reduzierung der erforderlichen Luftmengen, die Anlagenstabilit\u00e4t sowie die Ablaufwerte sehr gut sind.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Zielsetzung, Arbeitsschritte und erste Ergebnisse wurden im Mai 2006 auf dem 13. SIMBA-Anwendertreffen Siedlungswasserwirtschaftlern und Regelungstechnikern pr\u00e4sentiert. Auf der Gemein-schaftstagung Mess- und Regelungstechnik in abwassertechnischen Anlagen der DWA und der VDI\/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) im November 2007 in Wuppertal wurden wesentliche Ergebnisse in einem Vortrag, im Poster und im Tagungsband vorgestellt. Auch als Aussteller wichtiger Messen im In- und Ausland (z.B. IFAT 2008 in M\u00fcnchen) werden Ergebnisse vorgestellt.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Zielsetzung wurde erreicht. Mit optimierten Einstellungen an Kl\u00e4ranlagen kann dauerhaft Energie eingespart und ein Beitrag zur Umweltentlastung erbracht werden. F\u00fcr Kaskadenanlagen hat sich die Kom-bination einer kontinuierlichen, gedrosselten Bel\u00fcftung von Steuerstufen bei gleichzeitiger Senkung der O2-Sollwerte in den Nitrifikationszonen als wirksam erwiesen.
\nDie umfangreichen dynamischen Simulationsuntersuchungen zur Optimierung der Bel\u00fcftung am detaillierten Modell und die anschlie\u00dfende Erprobung ausgew\u00e4hlter Einstellungen in der Praxis sind ein ver-n\u00fcnftiger systematischer Weg, auch um Kosten und Risiken zu minimieren. Die Untersuchungen zeigen auch, dass eine sorgf\u00e4ltige Planung der Steuerung\/Regelung auf Kl\u00e4ranlagen unter dynamischen Ge-sichtspunkten erfolgen muss.
\nDie Ergebnisse sind auf andere Kl\u00e4ranlagen \u00fcbertragbar, sie erfordern aber fundierte Untersuchungen zur genauen Auspr\u00e4gung des optimalen O2-Profils f\u00fcr jede einzelne Anlage. Um das einzustellen und eine effiziente Bel\u00fcftung zu gew\u00e4hrleisten, wird f\u00fcr das weitere Vorgehen empfohlen, ein allgemeing\u00fcltiges Konzept zur lastabh\u00e4ngigen Steuerung der Sauerstoffkonzentrationen zu entwickeln und zu testen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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