Betrieb von Belüftungssystemen im Vergleich. 33. Erfahrungsaustausch der Lehrerinnen/ Lehrer 06./ 07. Oktober 2010, Lüneburg

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Erwin Siegfried Hertz
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1 Betrieb von Belüftungssystemen im Vergleich 33. Erfahrungsaustausch der Lehrerinnen/ Lehrer 06./ 07. Oktober 2010, Lüneburg Prof. Dr.-Ing. Artur Mennerich, Ostfalia Campus Suderburg Vorsitzender des DWA Landesverbandes Nord 1 Inhalt Neuere Entwicklungen Energieeinsparpotentiale moderner Systeme Einfluss von Wartung und Instandhaltung Betriebliche Optimierungsansätze 2

2 Neuere Entwicklungen Druckluftsysteme gewinnen an Bedeutung Schlauch-, Teller-, Plattenbelüfter? EPDM, oder Silikon? EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk): Weichmacher-Problematik Silikon: z.t. mechanische Probleme (Rissfestigkeit) 3 Gebläsetypen und Einsatzbereiche Quelle: Aerzner 4

3 Drehkolbenverdichter (Quelle: Fa. RKR) 5 Neuere Entwicklungen Delta Hybrid, Fa. Aerzner 6

4 Turboverdichter (Kläranlage Erdinger Moos) 7 Neuere Entwicklungen Turboverdichter magnetische Lagerung Quelle: Fa. ABS/ HST 8

5 Lebensykluskosten Gebläse Quelle: Aerzner 9 Leistungstabelle für Druckluftbelüftungssysteme System günstig [%/m] [kg O 2 /kwh] [%/m] mittel [kg O 2 /kwh] Reinwasserbedingungen Flächendeckende Elemente SSOTE 8,0 SAE 4,5 SSOTE 6,0 SAE 3,4 Flächendeckende Folienplatten 10,6 5,5 8,0 4,1 Umwälzung und Belüftung 6,7 4,2 5,0 3,2 Betriebsbedingungen αssote αsae αssote αsae Flächendeckende Elemente 4,8 2,7 3,6 2,0 Flächendeck. Folienplatten 6,4 3,2 4,8 2,5 Umwälzung und Belüftung 4,1 2,5 3,1 2,0 Quelle: Wagner, Loock,

6 Leistungstabelle für Oberflächenbelüftungssysteme (alle Werte in kg O 2 /kwh) System Kreisel in Mischbecken Kreisel in Umlaufbecken Walzen in Umlaufbecken Reinwasser günstig mittel 1,7 1,3 2,1 1,6 1,7 1,3 Betrieb günstig mittel 1,5 1,15 1,9 1,4 1,5 1,15 Quelle: Wagner, Loock, Beispiel Kläranlage Uelzen Umrüstung von Kreisel- auf Druckluftbelüftung ftung 12

7 Beispiel Kläranlage Uelzen Quelle: Stadtentwässerung Uelzen/ D. Kahrs Zustand vor Umbau 13 Beispiel Kläranlage Uelzen Quelle: Stadtentwässerung Uelzen/ D. Kahrs Zustand nach Umbau 14

8 Beispiel Kläranlage Uelzen Abbrucharbeiten Quelle: Stadtentwässerung Uelzen/ D. Kahrs 15 Beispiel Kläranlage Uelzen Einbau Platten Quelle: Stadtentwässerung Uelzen/ D. Kahrs 16

9 Beispiel Kläranlage Uelzen Zustand nach Umbau Quelle: Stadtentwässerung Uelzen/ D. Kahrs 17 Beispiel Kläranlage Uelzen Verteilung Stomverbrauch Teilprozesse 2006 Verteilung Stomverbrauch Teilprozesse 2010 Infrastruktur und übergeordnete Anlagen 5,1% Mechanische Reinigungsstufe 8,2% Schlammentwässerung 4,9% Schlammbehandlung und Faulung 8,8% Infrastruktur und übergeordnete Anlagen 11,1% Schlammentwässerung 6,9% Mechanische Reinigungsstufe 7,6% Schlammbehandlung und Faulung 18,5% Biologische Reinigung 56,0% Biologische Reinigung 73,0% Quelle: Stadtentwässerung Uelzen/ D. Kahrs 18

10 Beispiel Kläranlage Uelzen Betriebsjahr Mechanische Reinigungsstufe Biologische Reinigungsstufe Schlammbehandlung und Faulung Schlammentwässerung Infrastruktur und übergeordnete Anlagen Summe Elektroenergieverbrauch * kwh/a kwh/a kwh/a kwh/a kwh/a kwh/a * (Prognose - basierend auf den Betriebsergebnissen des 1.Halbjahres) Quelle: Stadtentwässerung Uelzen/ D. Kahrs 19 Beispiel Kläranlage Uelzen Verbrauch von 65 auf 40 kwh/(e x a) gesenkt Eigenenergieerzeugung auf ca. 70 % gesteigert Investition Belüftung : davon: Bau: Maschinen: E und MSR: Einsparungen jährlich bei einem Strompreis von 200 /MWh: ca /a oder 0,10 pro m³ Schmutzwasser Quelle: Stadtentwässerung Uelzen/ D. Kahrs 20

11 Einfluss von Wartung und Instandhaltung Beobachtung des Alterungsverhaltens Periodische hohe Beaufschlagung Reinigungsmaßnahmen 21 Zeitliche Veränderungen im Belüfterverhalten: Druckverlust, Sauerstoffausnutzung Druckverlust-IST Druckverlust-NEU Druckverlust [hpa] Anlage Quelle: B. Teichgräber, EGLV 22

12 Maßnahmen gegen Alterungsprozesse: Periodische Beaufschlagung mit größter Luftmenge Absprengen von Belägen Druckverlust in Abhängigkeit von der spez. Luftmenge (Klg. Bönen) neuer Belüfter gebrauchter Belüfter (Nach ca. 2-jährigem Betrieb) gebrauchter Belüfter (Nach ca. 20-minütiger Beaufschlagung mit 20 Nm³/h) gebrauchter Belüfter (Nach ca. 20-minütiger Beaufschlagung mit 20 Nm³/h und anschließender Hochdruckreinigung.) gebrauchter Belüfter (Nach ca. 20-minütiger Beaufschlagung mit 20 Nm³/h und anschließender Hochdruckreinigung bei Luftbeaufschlagung.) Druckverlust im Belüfter [mbar] ,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 Q L spez. [Nm³/(h*Belüfter)] Quelle: B. Teichgräber, EGLV 23 Maßnahmen gegen Alterungsprozesse: Reinigung mittels Dreckfräse 24

13 Maßnahmen gegen Alterungsprozesse: GEREINIGT Beispiel: MECHANISCHE REINIGUNG von PLATTENBELÜFTERN aus PU UNGEREINIGT BESCHÄDIGUN G 25 Maßnahmen gegen Alterungsprozesse: Dosierung von Säure in die Luftleitungen 26

14 30 %-ige Essigsäure Pumpe Anlage: EW Druck konnte von 160 hpa auf 90 hpa reduziert werden. Verbrauch ca. 1 m³/monat Auffangwanne Quelle: Frey, 2007 Dosierleitung 27 Maßnahmen gegen Alterungsprozesse: Periodische Beaufschlagung mit größter Luftmenge Absprengen von Belägen Reinigung mittels Dreckfräse Dosierung von Säure in die Luftleitungen Reinigung mit speziellen Reinigungslösungen 28

15 Betriebliche Optimierungsansätze Beeinflussung des Sauerstoffverbrauches über Sollwert und Belebtschlammkonzentration Angepasste MSR-Konzepte [kwh] / [m³] Jan 05 Feb 05 Mrz 05 Apr 05 Mai 05 Jun 05 Jul 05 Aug 05 Sep 05 Okt 05 Nov 05 Dez 05 Jan 06 Feb 06 Mrz 06 Apr 06 Mai 06 Jun 06 Jul 06 Aug 06 Sep 06 Okt 06 Nov 06 Dez 06 Gesamtstromerzeugung Stromabgabe EVU Strombezug EVU Gesamtstromverbrauch Gesamtgasproduktion

16 Abwassertemperatur 3400 Abwassertemeperatur [ C] TS BB TS Belebungsbecken Optimal Stromverbrauch (gleitendes 4-Wochen-Mittel) Stromverbrauch Belüftung [kwh/d] Datum TSBB [% von TSBB bei 10 C] Temperatur im Belebungsbecken [ C] 32

17 Automatisierung durch Messung von NH4 bzw. NO3 möglich 33 Regelung der Belüftung nach der Ammoniumkonzentration 34

18 Regelung der Belüftung nach der Ammoniumkonzentration 35 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 36

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